Síntese Protéica - Tradução

1. Síntese Protéica - Tradução Biologia Molecular Profª. Marília Scopel Andrighetti

2. Estrutura dos tRNAs • tRNA – transfere a informação contida no genoma para uma sequência de aminoácidos; • Deve existir, pelo menos, um tRNA para cada aminoácido presente na célula; • Os tRNAs de eucariotos e procariotos apresentam uma estrutura secundária de folha de trevo, mantida por sequências complementares na própria molécula; • Em sua estrutura, apresentam 4 braços principais, contendo regiões pareadas (hastes) e regiões de fita simples (alças), e um braço variável.

3. Estrutura dos tRNAs • Braço aceptor: região conservada – CCA. A ligação com o aminoácido ocorre com o OH da ribose da adenina; • Braço TC: Apresenta na alça uma base não usual, denominada pseudouridina; • Braço D: Presença de bases modificadas; • Braço do anticódon: contém o triplet do anticódon no centro da sequência, formando a alça; • Braço variável: pode ser pequeno (75% das células) ou longo.

4. Aminoacil-tRNA • Os tRNAs são denominados de acordo com o aminoácido que representam; • Quando estão ligados ao aminoácido, são chamados de aminoacil-tRNA; • Um tRNA pode ligar-se a somente um aminoácido, ligando-se covalentemente a ele; • O tRNA contém um aminoácido complementar ao códon do mRNA que representa o aminoácido.

5. Aminoacil-tRNA funcional • O aminoacil-tRNA funcional apresenta uma estrutura em forma de L; • A haste da região aceptora e a da TC forma uma dupla hélice, enquanto que a haste do anticódon e do braço D formam uma segunda dupla hélice; • O aminoácido e o anticódon são posicionados em ambas extremidades do L; • A estrutura é mantida por pontes de hidrogênio entre diferentes regiões da molécula.

6. Aminoacil-tRNA sintetase • Enzima que sintetiza a ligação do tRNA com o aminoácido (existem, pelo menos, 20 sintetases); • Ativação do aminoácido: reage com ATP e libera pirofosfato (PPi); • O aminoácido ativado é transferido, então, para o tRNA, formando a aminoacil-tRNA; • A enzima aminoacil-tRNA sintetase tem um mecanismo de correção de erro, para evitar a incorporação de um aminoácido incorreto no tRNA.

7. Estrutura dos Ribossomos • Estrutura compacta de ribonucleoproteínas com 2 subunidades. Cada subunidade é formada por proteínas associadas a moléculas de rRNAs; • Ribossomos são organelas assimétricas, compostas por uma região de base e outra contendo uma cabeça, ou protuberância.

8. Subunidades Ribossomais • Procariotos: • Subunidade 50S: maior • Subunidade 30S: menor • Eucariotos: • Subunidade 60S: maior • Subunidade 40S: menor 70S 80S

9. Sítios Ativos dos Ribossomos • Sítio A: subunidades 50S ou 60S; liga-se com o aminoacil-tRNA; • Sítio P: subunidades 30S ou 40S; liga-se ao peptidil-tRNA; • Sítio E: sítio de saída das novas proteínas sintetizadas.

10. Pareamento entre rRNA e Ribossomo • Para o início da síntese proteica precisa ocorrer a ligação entre o mRNA e o ribossomo: • Procarioto • Sítio de ligação do ribossomo (RBS): • Sequência de mRNA que é recoberta pelo ribossomo; • O códon de iniciação AUG está contida na sequência; • mRNA possui uma sequência parcialmente complementar à uma região do rRNA, denominada Shine-Delgarno. É uma sequência localizada a 7 nucleotídeos do códon AUG, em direção à extremidade 5’.

11. Pareamento entre rRNA e Ribossomo • Eucarioto • Reconhecimento do Cap 5’: • A subunidade 40S do ribossomo reconhece o Cap 5’ e desloca-se pelo mRNA até encontrar o códon de iniciação AUG.

12. Códon de iniciação e tRNA iniciador • Em procariotos, o início da síntese proteica é definida pela RBS e pelo códon iniciador AUG (metionina); • Nesse caso, o tRNA iniciador está ligado a uma metionina que contém um grupo formil ligado ao radical amino, formando tRNAfMet; • Esse tRNA é utilizado somente como iniciador; • Já o tRNAMet reconhece metioninas internas, nunca apresentando uma metionina formilada.

13. Diferença entre o início da síntese proteica em Eu e Procariotos Em bactérias, o complexo de iniciação forma-se em um local específico (RBS), próximo ao códon AUG; Em eucariotos, o Cap 5’ é reconhecido e a subunidade 40S desliza até o AUG. tRNA iniciador • Somente o tRNAfMet liga-se ao sítio P do ribossomo, o qual é formado pelo mRNA e a subunidade 30S (procariotos); • A ligação do tRNAfMet adicionado ao mRNA e à subunidade 30S forma o complexo de iniciação da tradução.

14. Tradução • Durante a síntese de proteínas, os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, possibilitando um pareamento entre esse e os tRNAs que carregam os diferentes aminoácidos que irão compor as proteínas; • Os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, na direção 5’3’, sintetizando a proteína no sentido amino para carboxi-terminal; • Um mesmo mRNA é traduzido por diferentes ribossomos

15. Tradução • O ribossomo se desloca expondo novos triplets nos sítios A e P; • O sítio A expõe o códon correspondente ao aminoácido novo que será incorporado, sendo ocupado pelo aminoacil-tRNA complementar a ele; • O sítio P é ocupado pelo tRNA correspondente ao códon anterior, o qual também carregará a cadeia polipeptídica em formação (peptidil-tRNA).

16. Início • Complexo de iniciação: ribossomo, mRNA e aminoacil-tRNA inicial • 1º - liga-se a subunidade menor 30S no sítio RBS do mRNA, seguido pelo aminoacil-tRNA inicial, formando o complexo de iniciação; • 2º - adição de 50S formando o ribossomo completo. No sítio P está o tRNAfMet e no A o códon do aminoácido seguinte • Em eucariotos, a subunidade 40S reconhece o cap 5’ e desloca-se até o primeiro AUG. Após, liga-se o aminoacil-tRNA inicial no sítio P, formando o complexo de iniciação. • Por fim, a subunidade 60S une-se ao complexo, formando o ribossomo completo.

17. Alongamento • Os aminoácidos são adicionados isoladamente, devendo ocorrer o processo de forma cíclica; • Dessa forma, sempre o aminoacil-tRNA a ser incorporado estará no sítio A e o peptídeo localizado no sítio P; • O peptídeo ligado no sítio P é transferido para o aminoacil-tRNA do sítio A pela peptidil-transferase, localizada na subunidade maior do ribossomo (50S ou 60S); • O tRNA fica sem aminoácido ligado no sítio P e o peptidil-tRNA no sítio A.

18. Translocação • O ribossomo avança 3 nucleotídeos no mRNA: • O tRNA não carregado é liberado do sítio P; • O peptidil-tRNA move-se do sítio A para o sítio P; • Um novo códon é exposto no sítio A, o qual está preparado para receber o aminoacil-tRNA correspondente; • O alongamento será sempre seguido pela translocação e assim por diante; • Ambos eventos não acontecem simultaneamente.

19. Terminação • Aparece no sítio A um dos códons de terminação – UAG, UGA, ou UAA; • Tais códons não são reconhecidos por tRNAs, mas sim por proteínas; • A peptidil-transferase libera o peptídeo do tRNA; • O tRNA é liberado do ribossomo; • O peptídeo é liberado através do sítio E; • As subunidades dos ribossomos são dissociadas.

20. aa livre Gly Ribossomo Phe His Glu Asp Proteína Met Ala Cys tRNA 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Molécula de mRNA códon Direção do avanço do ribossomo

21. Gly Phe His Glu Asp Met Ala Cys 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

22. Gly Phe His Glu Met Ala Cys Asp 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

23. His Gly Phe Met Ala Cys Asp Glu 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

24. Ile Met Ala Cys Asp Glu His Gly Phe 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

25. Lys Met Ala Cys Asp Glu Phe Ile His Gly 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

26. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly Lys Ile His 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

27. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Lys Ile 5’ 3’ A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A

28. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Leu Lys 5’ 3’ G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A

29. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Met Leu 5’ 3’ U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A

30. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Asn Met 5’ 3’ G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G

31. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Pro Asn 5’ 3’ G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C

32. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Gln Pro 5’ 3’ U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A

33. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A

34. Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A

35. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A

36. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

37. Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met 5’ 3’ A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C

38. VARIAÇÃO GENÉTICA = MUTAÇÃO E POLIMORFISMO Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met 5’ 3’ A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn CYS Muda a forma e função 5’ 3’ A U A A A A U U A A U G A A C AA A C A A U A A T A C

39. O Dogma Central da Biologia Molecular • Define o paradigma da biologia molecular, em que a informação é perpetuada através da replicação do DNA e é traduzida através de dois processos: • Transcrição, que converte a informação do DNA em uma forma mais acessível (uma fita de RNA complementar); • Tradução, que converte a informação contida no RNA em proteínas.

40. Núcleo RNA polimerase Gene Transcrição hnRNA Processamento mRNA Tradução Citoplasma proteína