Síntese Protéica - Tradução Biologia Molecular Profª. Marília Scopel Andrighetti.
Síntese Protéica - Tradução
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Síntese Protéica - TraduçãoSíntese Protéica - Tradução
Biologia MolecularProfª. Marília Scopel Andrighetti
Estrutura dos tRNAsEstrutura 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.
Estrutura dos tRNAsEstrutura dos tRNAs
Braço aceptorBraço aceptor: região conservada – CCA. A ligação com o aminoácido ocorre com o OH da ribose da adenina;
Braço TBraço TCC: Apresenta na alça uma base não usual, denominada pseudouridina;
Braço DBraço D: Presença de bases modificadas;
Braço do anticódonBraço do anticódon: contém o triplet do anticódon no centro da sequência, formando a alça;
Braço variávelBraço variável: pode ser pequeno (75% das células) ou longo.
Aminoacil-tRNAAminoacil-tRNA
Os tRNAs são denominados de acordo com o aminoácido que representam;
Quando estão ligados ao aminoácido, são chamados de aminoacil-tRNAaminoacil-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.
Aminoacil-tRNA funcionalAminoacil-tRNA funcional
O aminoacil-tRNA funcional apresenta uma estrutura em forma de L;
A haste da região aceptora e a da TC 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.
Aminoacil-tRNA sintetaseAminoacil-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.
Estrutura dos RibossomosEstrutura dos Ribossomos
Estrutura compacta de ribonucleoproteínas com 2 subunidades. Cada subunidade é formada por proteínas associadas a moléculas de rRNAsproteínas associadas a moléculas de rRNAs;
Ribossomos são organelas assimétricas, compostas por uma região de base e outra contendo uma cabeça, ou protuberância.
Subunidades RibossomaisSubunidades Ribossomais
ProcariotosProcariotos:
Subunidade 50S: maior
Subunidade 30S: menor
EucariotosEucariotos:
Subunidade 60S: maior
Subunidade 40S: menor
70S
80S
Sítios Ativos dos RibossomosSítios Ativos dos Ribossomos
Sítio ASítio A: subunidades 50S ou 60S; liga-se com o aminoacil-tRNA;
Sítio PSítio P: subunidades 30S ou 40S; liga-se ao peptidil-tRNA;
Sítio E: sítio de saída das novas proteínas sintetizadas.
Pareamento entre rRNA e RibossomoPareamento 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-DelgarnoShine-Delgarno. É uma sequência localizada a 7 nucleotídeos do códon AUG, em direção à extremidade 5’.
Pareamento entre rRNA e RibossomoPareamento 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.
Códon de iniciação e tRNA iniciadorCódon 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.
tRNA iniciadortRNA 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 traduçãocomplexo de iniciação da tradução.
Diferença entre o início da síntese proteica em Eu e ProcariotosDiferença 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.
TraduçãoTradução
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
TraduçãoTradução
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).
InícioInício
Complexo de iniciação: 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.
AlongamentoAlongamento 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-transferasepeptidil-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.
TranslocaçãoTranslocação
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.
TerminaçãoTerminação
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.
Molécula de mRNA
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
CysMetAla
5’ 3’
AspGlu
Phe His
Direção do avanço do ribossomo
Ribossomo
Proteína
tRNA
aa livre
códon
Gly
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
CysMetAla
5’ 3’
AspGlu
Phe HisGly
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
Asp
MetAlaCys
5’ 3’
GluPhe His
Gly
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
Glu
MetAlaCysAsp
5’ 3’
PheGly
His
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
Phe
MetAlaCysAspGlu
5’ 3’
GlyHis
Ile
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
Gly
MetAlaCysAspGluPhe
5’ 3’
HisIle
Lys
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
His
MetAlaCysAspGluPheGly
5’ 3’
Ile
Lys
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
Ile
MetAlaCysAspGluPheGlyHis
5’ 3’
Lys
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
Lys
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
5’ 3’
Leu
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
Leu
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
Lys
5’ 3’
Met
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
Met
MetAlaCysAspGluPheGlyHisIle
LysLeu
5’ 3’
Asn
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
Asn
Met AlaCysAspGluPheGlyHisIle
LysLeuMet
5’ 3’
Pro
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
Pro
Met Ala CysAspGluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsn
5’ 3’
Gln
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
Gln
Met Ala Cys AspGluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsnPro
5’ 3’
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
Met Ala Cys Asp GluPheGlyHisIle
LysLeuMetAsnProGln
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
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
HisIle
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
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
HisIle
Lys Leu
Met Asn
ProGln
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
Ala Cys Asp Glu PheMet Gly
His Ile Gln Lys
Pro LeuAsn 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 PheMet
Gly His
Ile Gln Lys
Pro LeuAsn Met
5’ 3’
A U A A A A U U A A U G A A C AA AAA A C A A U A A T A C
Ala Cys Asp Glu PheMet
Gly His
Ile Gln Lys
Pro LeuAsn CYSCYS
5’ 3’
Muda aforma e função
VARIAÇÃO GENÉTICA= MUTAÇÃO E POLIMORFISMO
O Dogma Central da Biologia MolecularO 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:
1.1.TranscriçãoTranscrição, que converte a informação do DNA em uma forma mais acessível (uma fita de RNA complementar);
2.2.TraduçãoTradução, que converte a informação contida no RNA em proteínas.
Gene
RNA polimerase
hnRNA
mRNA
Citoplasma
Transcrição
Processamento
Núcleo
Tradução
proteína