Tradução / Síntese de Proteínas

1. Tradução /Síntese de Proteínas

3. Código Genético • “Dicionário” → correspondência da seqüência de nucleotídeos levando à seqüência de aminoácidos; • Códon → 3 bases nucleotídicas no RNAm que codificam cada aminoácido (“palavra”); • Códon: • RNAm → A, G, C e U; • “escrita” da direção 5’ para 3’; • 64 combinações diferentes de bases;

4. Código Genético 1 códon  3 nucleotídeos no RNAm 7 códons  21 nucleotídeos

5. Código Genético 61 dos 64 códons possíveis codificam os 20 aminoácidos padrão UAG / UGA / UAA Códons de terminação ou de parada ou sem sentido; não codificam AA.

6. Código Genético Degeneração do código • Características: • Especificidade – um determinado códon sempre codifica o mesmo AA; • Universalidade – é conservado em todas as espécies; • Redundância ou Degeneração – um AA pode ter mais de 1 trinca que o codifica; • Contínuo – sempre lido de 3 em 3 bases.

7. Mutações no Código Genético • Mutação silenciosa: • Códon com 1 base alterada ainda codifica o mesmo AA; • Mutação com perda de sentido: • Códon com 1 base alterada codifica um AA diferente; • Mutação sem sentido: • Códon com 1 base alterada se torna um dos códons de terminação;

8. Outras Mutações no Código Genético • Expansão de repetições trinucleotídicas: • Inserções de várias repetições de 1 códon. Ex: doença de Huntington; • Mutações em sítios de corte-junção: • Alteração de íntrons removidos; • Mutações com alteração de módulo de leitura: • 1 ou 2 nucleotídeos perdidos ou adicionados → seqüência de AAs altera radicalmente.

9. Componentes da Tradução • AAs: • Dieta → AAs essenciais; • RNAt ou moléculas adaptadoras: • Em humanos existem em torno de 50 espécies de RNAt, enquanto bactérias possuem em torno de 30-40 espécies; • Sítios de ligação ao AA – extremidade 3’ do RNAt se liga ao grupo carboxila do AA; • Anticódon → seqüência de 3 nucleotídeos que reconhece o códon específico do RNAm; • Pode estar carregado ou descarregado.

10. Componentes da Tradução RNAt: 50 tipos de RNAt para 20 aa: alguns aas possuem mais de um RNAt específico AA é ligado aqui O pareamento códon-anticódon é complementar e antiparalelo Estrutura secundária: folha de trevo 1 anticódon pode reconhecer mais de um códon

11. Componentes da Tradução • Aminoacil-RNAt sintetase: • Família de enzimas que ligam AA aos seus RNAt → ↑ especificidade que aumenta a fidelidade da tradução da mensagem genética;

12. Componentes da Tradução • RNAm (molde); • Ribossomos: Ribossomos: grandes complexos de RNAr e proteínas compostos por duas subunidades. São as estruturas responsáveis pela síntese protéica (local da síntese). Livres ou no RER. Ribossomo de eucariotos: subunidades 60S (5S, 5.8S e 28S/49 proteínas) + 40S (18S/33 proteínas) Em procariotos: subunidades 50S (5S e 23S/36 proteínas) + 30S (16S/21 proteínas) RNAr: responsáveis pela estabilização do complexo de iniciação e dos demais participantes da tradução

13. Componentes da Tradução Ribossomos: • Fatores protéicos: • Fatores de iniciação, alongamento e terminação ou liberação. • ATP e GTP. • Sítio P: neste sítio, o códon de iniciação é posicionado para seu pareamento com o anticódon do RNAt que transposta metionina – primeiro aa da tradução. • Sítio A: neste sítio, o códon adjacente é posicionado para seu pareamento com o anticódon do RNAt que transposta o próximo aa da cadeia polipeptídica. • Sítio E: depois de ser traduzido, o códon é posicionado no sítio E (ou sítio de saída) para seu desligamento com o RNAt, agora descarregado.

14. Reconhecimento dos Códons pelo RNAt • A ligação entre códon do RNAm e anticódon do RNAt é antiparalela; • O códon é lido de 5’ para 3’; o anticódon também deve ser lido de 5’ para 3’. Portanto a primeira base do códon pareia com a última base do anticódon;

15. Reconhecimento dos Códons pelo RNAt • Hipótese da Oscilação: • Se a trinca do anticódon reconhecesse apenas 1 trinca do códon por pareamento, as células deveriam ter 1 RNAt para cada códon de AA → NÃO É O QUE OCORRE!; • As 2 primeiras bases do códon formam pares de bases Watson-Crick com fortes pontes de hidrogênio → dão especificidade da codificação; • A terceira base do códon que pareia com a primeira base do anticódon forma pontes de hidrogênio mais fracas e a primeira base do anticódon pode parear com mais de 1 base.

16. Hipótese da Oscilação 1 anticódon pareia com mais de 1 códon! Lig. + específica Lig. - específica OBS: I (inosina) contém base hipoxantina pode ser encontrado como a primeira base do anticódon → base oscilante que pareia com mais de 1 base As interações códon-anticódon otimizam tanto a exatidão quanto a velocidade de síntese protéica

17. Etapas da Síntese Protéica Etapa 1 • Ativação dos AAs: • Ligação dos AAs aos seus RNAt ocorre no citosol pelas aminoacil-RNAt sintetases. • Duas lig. de alta energia Aminoacilação do RNAt • Requer: • 20 aas • 20 aminoacil-tRNA sintetases • Energia – ATP • RNAt

18. Etapas da Síntese Protéica Etapa 2 • Iniciação: • O RNAm liga-se a menor das 2 subunidades ribossômicas e ao aminoacil-RNAt de iniciação; • Na E. coli, a seqüência reconhecida no RNAm pelo ribossomo é chamada de seqüência de Shine-Dalgarno (nos eucariotos o “quepe” do RNAm é reconhecido pelo ribossomo) → 6 a 10 bases longe do códon de iniciação AUG;

19. Etapas da Síntese Protéica Etapa 2 • Iniciação: • O aminoacil-RNAt de iniciação pareia com o códon AUG, que é o códon que sinaliza o início da proteína a ser sintetizada; • Em bactérias e na mitocôndria, esse RNAt de iniciação carrega uma metionina N-formilada (grupo formila é adicionado pela enzima transformilase). Nos eucariotos, a metionina não está formilada;

20. Iniciação Etapa 2 • Requer: • RNAm • aminoacil-tRNA de iniciação – • metionina • códon de iniciação - AUG • Subunidade 30S e 50S • Fatores de iniciação • GTP • Cofator enzimático – Mg+2

21. Formação do complexo de iniciação em eucariotos

22. Etapas da Síntese Protéica Etapa 3 • Alongamento: • Fatores de alongamento são necessários (EF-Tu, EF-Ts, EF-G); • Peptidiltransferase (ribozima) → liga o peptídeo em formação e o AA a ser adicionado; • Após a ligação peptídica se formar, o ribossomo avança 3 nucleotídeos na direção 3’→Translocação (requer energia, GTP) . • O RNAt não-carregado vai para o sítio E antes de ser liberado e o RNAt carregando o peptídeo vai para o sítio P .

23. Alongamento Etapa 3 • Requer: • Complexo de iniciação • aminoacil-tRNA • especificados pelos códons • Fatores de alongamento • Peptidiltransferase • GTP

24. Alongamento Tanslocação Etapa 3 O ribossomo se move em direção à extremidade 3´do mRNA, o peptidil-tRNA está, agora, no sítio P deixando o sítio A aberto para o terceiro aminoacil-tRNA. O tRNA não-carregado é deslocado para o sítio E, desligando-se imediatamente do ribossomo. A translocação envolve o complexo fator de elongação EF-G-GTP.

25. Etapa 4 • Terminação: • Ocorre quando 1 dos 3 códons (UAA, UAG, UGA) de terminação é “colocado” no sítio A; • Na E. coli, os fatores de terminação ou liberação reconhecem esses códons e ocorre a liberação do complexo ribossomal.

26. Etapa 4 Terminação -Hidrólise da lig. peptidil-RNAt terminal; -Liberação do peptídeo livre e do RNAt; -Dissociação do ribossomo 70S. • Requer: • Códons de terminação • Fatores de liberação

27. Etapas da Síntese Protéica • Polissomos ou Polirribossomos: • Complexo de 1 RNAm e vários ribossomos.

28. Etapa 5: Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional Após a tradução, algumas proteínas, antes de assumirem a sua conformação nativa, têm a sua estrutura primária alterada por modificações pós-translacionais, como por exemplo: Fosforilação Carboxilação Protrombina

29. Etapa 5: Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional Metilação Outras Modificações Monometil e dimetilisina-Proteínas musculares e citocromoc Trimetilisina- Calmodulina

30. Etapa 5: Modificações Pós-translacionais e a Estrutura Tridimensional As proteínas assumem a sua conformação nativa com o auxílio das chaperonasouproteínas do estresseouproteínas do choque térmico (heat shock proteins). Ajudam as proteínas a se moldar, associar a outras proteínas de maneira estável e tornarem-se estruturas ativas, evitando a associação de proteínas ainda não dobradas corretamente Conformação Desnaturada Conformação Nativa

31. Diferenças entre procariotos e eucariotos Ligação do mRNA à O 5´-CAP do mRNA liga-se subunidade menor ribossomal aos fatores de iniciação e à subunidade 40S. O mRNA é lido a partir do códon de iniciação Primeiro Aminoácido Metionina (não formilada) Fatores de iniciação eIFs (8 ou mais) Fatores de terminação eRF a ( Fatores de alongamento EF1 EF-Tu) bg EF ( EF-Ts) EF2 (EF-G) · Ribossomo 80S (40S + 60S) · ausência de sítio E ( exit · tradução não simultânea com transcrição EUCARIOTOS

32. Diferenças e semelhanças entre eucariotos e procariotos O esquema geral é o mesmo, e a síntese em si ocorre em estruturas similares: os ribossomos Mas, em eucariotos a transcrição está separada da síntese de proteínas (tradução) pela membrana nuclear

33. Síntese Protéica no Retículo Endoplasmático Rugoso Síntese protéica no retículo endoplasmático rugoso daquelas proteínas que serão localizadas na membrana plasmática ou nos lisossomos, ou serão secretadas.

34. Síntese Protéica no RER Síntese proteíca no reticulo endoplasmático rugoso daquelas proteínas que serão localizadas na membrana plasmática ou nos lisossomos, ou serão secretadas

35. Inibidores de Síntese Protéica Tetraciclina: bloqueia o sítio A ribossomal Estreptomicina: Liga-se à subunidade 30S e distorce sua estrutura inibindo a iniciação X X

36. Inibidores de Síntese Protéica Clindamicina e Eritromicina: Ligam-se de maneira irreversível à subunidade 50S do ribossomo bacteriano, inibindo o deslocamento. Cloranfenicol: Inibe a atividade de peptidil- transferase procariótica X X

37. Bibliografia: Voet, D., Voet, J.G., Pratt, C.W. Fundamentos de Bioquímica (2000). Champe, P.C.; Harvey, R.A.; Ferrier, D.R. Bioquímica Ilustrada (3a ed, 2006). Nelson, D.L., Cox, M.M. Lehninger, Princípios de Bioquímica. Quarta edição (2004).