Dogma Central da Biologia (W. Crick, 60’s

1. Dogma Central da Biologia (W. Crick, 60’s

2. A síntese protéica (modelo simplificado)

3. SÍNTESE PROTÉICA EM PROCARIOTOS tradução do mRNA

4. Descrição preliminar da Tradução a informação passa de uma linguagem de 4 letras (A,T,G,C), do mRNA, para uma linguagem de 20 letras (20 aminoácidos), do polipeptídeo

5. A descrição da tradução • O ribossomo com o rRNA e proteínas é o sítio da síntese protéica. • A informação do gene é transferida para o mRNA, onde cada grupo de 3 nucleotídeos, o códon, especifica um aminoácido. • Os aminoácidos são carreados até o ribossomo acoplados a um tRNA, que tem anticódons, que são 3 nucleotídeos complementares ao códon, localizados na extremidade oposta ao sítio de acoplamento do aa. • Uma ligação peptídica vai formar-se entre dois aminoácidos presentes no ribossomo, liberando um tRNA (no códon 1) que deixa o seu aa ligado ao segundo tRNA (no códon 2). • O mRNA move-se sob o ribossomomo e apresenta mais um códon, o terceiro, que é acoplado por mais um tRNA trazendo um novo aa. • O processo é repetido alongando a cadeia polipeptídica até formar a proteína. Animação do cd

6. Tradução • É o mais complexo dos mecanismos biossintéticos da célula. É uma linha de montagem onde participam: os ribossomos, o mRNA, os tRNA, os aa’s, energia e fatores protéicos que auxiliam as reações. • Em E. coli, a síntese de uma proteína de 100 aa’s pode levar 5 segundos. Ribossome image produced by Harry Noller at the University of California Santa Cruz, Venki Ramakrishnan at the University of Cambridge, England, and Thomas Steitz at Yale University www.pbs.org/wgbh/nova/photo51/pict-06.html

7. Acoplamento do aa ao tRNA Os aa’s não são capazes de reconhecer os seus códons correspondentes sobre o mRNA. Mesmo se fossem, haveria um problema de tamanho: o aa é bem menor que uma trinca de nucleotídeos, logo, dois aa’s ficariam muito distantes um do outro para serem ligados. Quem resolve este problema é o tRNA. Porém, o tRNA específico de cada aa, que é quem reconhece o códon, não tem uma afinidade específica pelo seu aa, como se poderia imaginar. São então enzimas duplamente específicas (aminoacil-tRNA sintetases ex. Arginil tRNA - sintetase; Leucil tRNA - sintetase) que reconhecem o aa certo e o seu tRNA e acoplam um ao outro. Há portanto 20 aa’s e ao menos 20 tRNA diferentes (na verdade, cerca de 40) que necessitam de ao menos 20 enzimas diferentes e específicas (na verdade, há 20). Enzima, aa e tRNA colidem por acaso. Pode haver mais de um tRNA por aa. A DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA DA TRADUÇÃO

9. Acoplamento do aa ao tRNA (cont) Uma aminoacil-tRNA sintetase junta um espeçifico aa ao seu respectivo tRNA em uma reação de dois estágios: 1) O aa é ativado com ATP; 2) O aa é ligado ao tRNA por uma ligação de alta energia ao carbono 2' ou ao 3' da ribose localizada na extremidade 3’ do tRNA (reação mediada pela enzima sintetase). Existem algumas bases na extremidade 3’ do tRNA que fazem com que a enzima o reconheça. A energia do tRNA carregado é posteriormente usada em uma ligação peptídica (reação mediada pela enzima peptidil transferase) unindo o aa ao outro no ribossomo para formar a proteína (figura)

10. Montagem do Polipeptídeo (em procariotos) Iniciação Alongamento Finalização (ver animação do CD)

11. Iniciação • O primeiro aa em qualquer novo peptídeo a ser produzido é a N-formilmetionina que é inserido pelo não pelo tRNAMet, mas sim por um tRNA iniciador, o tRNAfMet • mRNA liga-se à unidade 30 S do ribossomo, a ligação é estimulada pelo Fator de iniciação IF3. O complexo liga-se ao mRNA • O mRNA parea-se à uma sequência de bases do rRNA. Dois códons ficam expostos em dois sítios do ribossomo. Um no sítio P (peptídico) e um no sítio A (aminoacil). O códon do sítio P é AUG, o outro depende do aa a ser incorporado • O fator de iniciação IF2 liga-se ao GTP e ao iniciador tRNAfMet e estimula a ligação de tRNAfMet ao complexo de iniciação, levando o tRNAfMet para o sítio P • Umas proteína ribossômica separa o GTP ligado ao IF2, ajudando a ativar a montagem das duas subunidades ribossômicas. Nesta etapa, os fatores IF2 e IF3 são liberados. O IF1 que esta possivelmente relacionado a reciclagem do ribossomo após a terminação

12. Alongamento • O 2° tRNA carregado se liga ao sítio A com a ajuda de um fator de alongamento, EF-Tu. Para obter isto, o EF-Tu primeiro se liga ao GTP. Este complexo ativado EF-Tu-GTP liga-se ao tRNA. Em seguida, a hidrólise de GTP do complexo em GDP ativa a ligação do aminoacil-tRNA ao sítio A, onde o EF-Tu é liberado, deixando o novo tRNA no sítio A. • A enzima peptidil transferase (ou sintetase), que faz parte da unidade 50 S, promove a ligação peptídica entre os 2 aa’s (radical carboxila com grupo amino). • O dipeptídeo solta-se do 1° tRNA (o tRNAfMet ) e fica preso somente ao 2° tRNA, no sítio A. • O 1° tRNAfMet é ejetado. • Translocação ou translação => o conjunto ‘mRNA + tRNA + dipeptídeo’ se move de A para P, dando a impressão de que é o ribossomo que se desloca de 3 em 3 bases ao longo do mRNA. Esta etapa é mediada por fatores de alongamento EF-G e energia. • Um 3° tRNA carregado, correspondendo ao 3° códon do mRNA, se liga ao códon que ocupa agora o sítio A, desocupado pelo conjunto. • O processo se repete. Novos ribossomos se acoplam no início da fita de mRNA (extremidade 5’) e se movem na direção 5’-3’, sintetizando novas cadeias de aa. • Obs: Nos procariotos, o tRNA inicializador também pode reconhecer como códons inicializadores também GUG e raramente UUG. Em eucariotos, além do AUG, CUG também pode ser reconhecido como códon inicializador. Em eucariotos, a primeira metionina não é formilada, mas possui dois tipos de tRNA, um para a metionina inicializadora e outro para a interna do polipeptideo.

13. Terminação • Quando o 1° ribossomo chega ao códon de término (UAA, UAG, UGA) ele é ejetado e as duas subunidades se separam para repetir o processo. Quem reconhece o códon de término são os fatores de liberação (RF1, RF2 e RF3), que se ligam ao sítio A e promovem a hidrólise da ligação tRNA-polipeptídeo. A energia é fornecida por GDP • Polipeptídeo e tRNA são liberados. • Obs.: É o tRNA e não o aa que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa específico (figura) • Assim como a cor da flor, muitos outros caracteres são o resultado de processos metabólicos que envolvem muitas enzimas e, conseqüentemente, muitos genes.

14. É o tRNA e não o aa que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa específico

15. SÍNTESE PROTÉICA(em eucariotos) Ver animações: Didática Próxima do real

16. A "N - Formil Metionina