TRADUO SNTESE PROTEICA DNA Transcrio reversa Replicao Transcrio

TRADUÇÃO SÍNTESE PROTEICA

DNA Transcrição reversa Replicação Transcrição RNA Tradução Proteína

Fluxo da Informação Genética Código genético 3 bases nitrogenadas 1 amino ácido

Marcos no metabolismo de proteínas • 1. ~1950 - síntese proteica em pequenas partículas de ribonucleoproteínas (Paul Zamecnik- fracionamento celular, radioativo)- ribossomos • 2. aminoacil-t. RNA sintetases- t. RNA, ATP Hoagland & Zamecnick) • 3. hipótese do adaptador (t. RNA, anticodon Francis Crick)

Síntese proteica • ~300 moléculas envolvidas • ~90% da energia gasta nos processos biossintéticos • Bactérias: ~35% do peso: 20. 000 ribossomos, 100. 000 proteinas (fatores e enzimas), 200. 000 t. RNAs • Processo rápido: ~20 resíduos/seg • Erro: 1 a cada 10. 000 aa adicionados

Síntese e Processamento de Proteínas Transcrição Transcrito primário Processamento pós-traducional Processamento pós-transcricional m. RNA maduro Tradução Dobramento Modificações covalentes nos aminoácidos Proteína (inativa) Proteína ativa

Código genético (degenerado)

Outras seqüências de m. RNA podem especificar a mesma seqüência de aminoácidos

Código genético alternativo em mitocôndrias

Troca de “frame” Virus (sarcoma de Rous): gag e pol (1/20) • Gag: . . . ACA AAU UUA UAG GGA GGG • Pol: . . ACA AAU UUAUA GGG AGG

Código genético • Códon de iniciação- AUG (raro- GUG, UUG) • Códon de terminação- UAA, UAG, UGA

RNAs Tipo Tamanho Função t. RNA Pequeno Transporte de aa para o local de síntese r. RNA Diversos Forma os ribossomos, juntamente com proteínas m. RNA Diversos Determina a sequência de aa na prteína sn. RNA Pequeno Processa o m. RNA inicial nos eucariotos mi. RNA Pequeno Afeta a expressão gênica (crescimento, desenvolvimento) si. RNA pequeno Afeta a expressão gênica. Cientistas utilizam para bloquear a expressão do gene de interesse

t. RNA

O ribossomo acomoda dois t. RNAs carregados

Etapas da síntese de proteínas 1. Ativação do aminoácido 2. Iniciação 3. Elongação 4. Terminação 5. Dobramento/processamento pós-tradução

1. Ativação do aminoácido Aminoacil t. RNA sintetase ATP + aa aminoacil-AMP + Ppi aminoacil-AMP + t. RNA aminoacil-t. RNA + AMP Aminoacil t. RNA sintetase

1. Ativação do aminoácido Aminoacil t. RNA sintetase aminoacil-AMP

Classe II aminoacil-AMP aminoacil-t. RNA

1. Ativação do aminoácido Ligação do aminoácido ao t. RNA Aminoacil t-RNA A etapa de ativação do aminoácido é determinante na fidelidade da tradução

2. Iniciação (bactéria) Ribossomo bacteriano reconhece uma sequência no m. RNA- Shine Delgarno

Nas bactérias, o primeiro amino ácido é formilmetionina f. Met-t. RNAf tem características que o distinguem como t. RNA iniciador (t. RNAi) Só t. RNAi liga no sítio P e ao fator de iniciação (IF 1 ou IF 2) Eucariotos- primeiro aa é metionina

Adição do grupo formil no metionil-t. RNAf: dependente de ácido fólico t. RNA para formil-metionina é diferente da t. RNA para metionina H

3. Elongação AA 2

Peptidil-transferase- 23 S? Sítio E- bactéria

Translocação

4. Terminação Proteínas de terminação (RFs): diferentes de acordo com o códon de terminação (bactérias) RFs- estrutura semelhante aos t. RNAs, mas ligam em regiões distintas nos ribossomos Túnel de saída do ribossomo para a proteína- 12 - 20 Å

Polissomo : 10 -100 ribossomos

Fatores proteicos necessários para iniciação da tradução Bactéria: IF-1 – Previne ligação prematura dos t. RNAs ao sítio A IF-2 – Facilita ligação do f. Met-t. RNAf a subunidade 30 S (liga GTP) IF-3 – Liga suunidade 30 S e previne associação prematura da subunidade 50 S. Aumenta especificidade do sítio P pelo f. Met-t. RNAf Eucariotos: e. IF 1 - Liga m. RNA e. IF 2 –Facilita ligação do Met-t. RNAi a subunidade 40 S (liga GTP) e. IF 2 B, e. IF 3 – Ligam subunidade 40 S/ m. RNA e. IF 4 A – Helicase de RNA para remover estrutura secundária do m. RNA e. IF 4 B – Liga m. RNA, facilita varredura para localizar o primeiro AUG e. IF 4 E – Liga 5´cap do m. RNA e. IF 4 G – Liga e IF 4 E e protéina que liga cauda poli. A (PAB) e. IF 5 – Promove dissociação de outros fatores para facilitar associação de 60 S e. IF 6 – Facilita dissociação de 80 S inativo em 40 S e 60 S

Processamento após (ou durante) a síntese de proteínas Dobramento (Folding) Clivagem proteolítica (incluindo aminoterminal) Modificações covalentes nos aminoácidos Degradação • Influencia a estrutura e função de proteínas

20 aminoácidos diferentes Modificações covalentes nos aminoácidos (modificações póstraducionais): Ex: Metilação Acetilação Hidroxilação Glicosilação Fosforilação ~200 aminoácidos Grupos prostéticos Acilação diferentes (modificados covalentemente)

Fosforilação Modulação da atividade de proteínas, modulação de interações moleculares, sinalização celular Fosfo-serina Fosfo-histidina Fosfo-tirosina Fosfo-treonina

Glicosilação Os carboidratos são ligados aos resíduos de aminoácidos através de ligações N - ou O- glicosídicas

Endereçamento de proteínas

Peptídeo sinal direciona proteínas secretadas e/ou glicosiladas para o retículo endoplasmático (ER)

Síntese de proteínas acoplada ao ER

Glicosilação Os carboidratos são ligados aos resíduos de aminoácidos através de ligações N - ou O- glicosídicas

Puromicina: estrutura similar a extremidade 3’ do aminoacil-t. RNA, ocorrendo a formação de peptidil-puromicina e interrupção da síntese proteica

Inibição da síntese proteica por antibióticos e toxinas Estreptomicina Causa leitura incorreta dos códons e inibe iniciação Tetraciclina Bloqueia o sítio A do ribossomo bacteriano e inibe associação do aminoacil-t. RNA

Inibição da síntese proteica por antibióticos e toxinas Cloranfenicol Bloqueia atividade de peptidil transferase de ribossomos bacterianos e mitocondriais Cicloheximida Bloqueia atividade de peptidil transferase do ribossomo eucariótico

Inibição da síntese proteica por antibióticos e toxinas Toxinas proteicas que inibem a tradução: Toxina da difteria: inativa o fator e. EF 2 (ADP-ribosila histidina) Ricina : inativa a subunidade 60 S (depurina uma adenosina do r. RNA 23 S)

Ribossomos Nucleoide (DNA compactado) Pili Flagelo Envelope celular (membrana)

Informação genética- DNA nuclear nos eucariotos Ribossomos Núcleo Envelope nuclear Ribossomos Mitocondrias Cloroplasto

A T G C

T C A A

Estrutura do DNA

DNA fita dupla: cadeias antiparalelas

Decifrando o Código Genético 1. Quantos nucleotídeos seriam necessários? 4 nucleotídeos diferentes no DNA Código de um nucleotídeo 20 aminoácidos diferentes na proteína = 4 combinações Código de dois nucleotídeos (42) = 16 combinações Código de três nucleotídeos (43) = 64 combinações

Decifrando o Código Genético 2. O código não é superposto aa 1 aa 2 ABCDCD aa 1 aa 2 aa 3 aa 4 Análise da seqüência de aminoácidos de mutantes da proteína da capa do vírus mosaico do tabaco mostraram que o código não era superposto. A mutação em um nucleotídeo leva a mudança de um aminoácido e não de três aminoácidos

Decifrando o Código Genético 3. O código não tem pausas Fase de leitura 1 Fase de leitura 2 Fase de leitura 3 5’ A U G C A C U U U A C U A A O código é lido sequencialmente sem pausas a partir do início determinado (3 fases de leitura são possíveis).

Decifrando o Código Genético 4. O código é degenerado 64 códons para codificar 20 aminoácidos? ? ? 61 códons codificam 20 aminoácidos. Para a maioria dos aminoácidos há mais de um códon 3 códons não codificam aminoácidos. São códons de terminação da síntese de proteínas

Decifrando o Código Genético 5. Como o código foi decifrado? Tanto as sequências de bases do DNA com a de aminoácidos das proteínas eram desconhecidas!!! Nirenberg em 1961 mostrou que a adição de o RNA sintético poliuridilato (poli U) em um sistema de síntese proteíca livre de células (extrato de E. coli) levava a síntese de polifenilalanina: UUU = Phe Poli U foi sintetizado in vitro pela polinucleotídeo fosforilase. . .

Ribossomo Direção da Transcrição Tradução Direção da Tradução - Síntese das proteínas da célula - Ocorre nos ribossomos Nas bactérias, transcrição e tradução estão acopladas. .