TraduçãoModificando o alfabeto molecular

Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

Tradução em eukarya e prokarya

Eventos pós-transcricionais

Processo de síntese de proteínas

• RNAm contém o código do gene

• RNAt é o adaptor que liga o mundo do ácido nucléico ao mundo das proteínas

• RNAr faz parte do ribossomo e contém a enzima que catalisa a ligação entre aminoácidos adjacentes

tRNA é o adaptador de Crick

~60-90bp

Transcrição e processamento do

RNAt

• É transcrito de um genepresente no DNA

• ... E então processado• Contém o código do

adaptador

O código genético

• Tradução in vitro de sequências de poli-nucleotídeos conhecidos

• Diferenças nas cadeias laterais dos aminoácidos– Ribozimas X Enzimas

O código genético é redundante

• Gamow: 20 aminoácidos devem ser codificados por, pelo menos 3 bases

Leu Pro ArgLisIle

UUA CCU AUU AAA CGG

CUG CCG AUA AAG CGA

Códon: cada grupo

de três nucleotídeos

consecutivos

Open reading frame

• determinação da janela de leitura (ORF)

• Código não-sobreposto

As seis fases de leitura possíveis5'3' Frame 1gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc E V W F A T G V S G R R G - G W L S V A

5'3' Frame 2gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc R S G L Q L G S L G G G V K G G C Q W

5'3' Frame 3gaggtctggtttgcaactggggtctctgggaggaggggttaagggtggttgtcagtggcc G L V C N W G L W E E G L R V V V S G

3'5' Frame 1ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc G H - Q P P L T P P P R D P S C K P D L

3'5' Frame 2ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc A T D N H P - P L L P E T P V A N Q T

3'5' Frame 3ggccactgacaaccacccttaacccctcctcccagagaccccagttgcaaaccagacctc P L T T T L N P S S Q R P Q L Q T R P

Pareamento códon-anticódon

• Pareamento de bases Watson-Crick nas duas primeiras bases do códon– 3’-5’ to 5’-3’ (pareamento anti-paralelo)

Bases oscilantes (wooble)

• A base 3’ do códoné oscilante

• O contato químiconão é perfeito (3D)

Inosina, derivado de Adenina

tRNA contém bases modificadas

• Processamento dotRNA

Como o aminoácido correto é ligado ao tRNA?

• Como o tRNA correto é ligado ao aminoácido?

• Como o código genético funciona molecularmente

tRNA-aminoacil sintetases

• Ligam o tRNA e o aminoácido

• Reconhecem o anticódon e carregam o aminoácido correto

Aminoácidos ativados

Ativação do triptofano

Quantas tRNA-aminoacil transferases?

• Uma por aminoácido?– Ou uma por códon?

• Uma única amino acil tRNA sintetase liga um aminoácido a todos os seus tRNAs

Classes de tRNA aminoacil transferases

Controle da tradução I

• Afinidade da enzima pelo tRNA disposto no código– tRNA errado liga-se

lentamente e desliga-se rapidamente

• A adição do aminoácido ao tRNA incorreto é muito lenta

Controle da tradução II

• O aminoácidodeve se encaixarno sítio sintéticoda tRNA-aminoacil-sintetase

• ... e não aosítio de edição

• Mecanismo de peneira dupla

(des)Controle da tradução III

• Não acontece verificação do aminoácido na tradução

• O controle, portanto, é feito apenas no momento da aminoacilação do tRNA

O congelamento do código genético

• Conservado em praticamente todos os organismos vivos

• Maquinaria altamente complexa e eficiente• Surgiu uma única vez e todos os organismos

vivos hoje são descendentes do organismo onde o código surgiu → adaptação!

Ribossomos

Estrutura 2D e 3D do RNAr

Ribossomos de E. coli

Ribossomos eucarióticos

• O peso do ribossomo se deve mais ao componente de RNA do que ao componente protéico

Ribosomal components

Reciclagem ribossomal

Sítios ribossomais utilizados na tradução

Quatro sítios:um para mRNA etrês (sítio A, P e E)para tRNA

Prokarya X Eukarya

• RNA policistrônicoOperon

• RNA monocistrônicointeração entre proteínas que se ligam a cauda poliA e proteínas do Complexo de Iniciação

Iniciação da tradução

• Procariotos: Shine-delgarno (Ribosome Binding Site)

• Consenso de Kosak– hipótese do “scanning” pelo ribossomo– necessidade do 5’ CAP

GCCRCCAUGG

Start codon

• Normalmente codifica metionina

Iniciação da Tradução

• Fatores de iniciaçãoda tradução

• IF-1 e IF-3• tRNA carregado

formil-metionina

• Seleção do tRNAcorreto

• Somente se pareia o anti-códon é que...

• Liga-se também aorRNA

Complexo de iniciação da tradução

• mRNA liga à subunidade menor do ribossomo

• tRNA contendo metionina (formilada) liga-se ao complexo

• Fatores de iniciação da tradução ajudam

• Subunidade maior reune-se ao complexo

Sítios peptidil e aminoacil

A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U

Ribossomo

RNA mensageiro

5´ 3´

U A C

H H-OOC – C – N - COH R

N-terminal

5´

A A A

H-OOC – C - NH2

R

A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U U A C A A A

H-O

OC-C-

NH 2

R

H H

-OOC-

C-N-C

OH

R

.. • Formação da ligação peptídica

A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U U A C

A A A

H

H

H

-OOC - C – N – C – C – N -COH

R

O R

G A A

H-OOC – C - NH2

R

..

• Translocação• Requer GTP

A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C G U U A A A

H H

H

-OOC - C – N – C – C – N-COH

R

O R

G A A

H-OOC – C - NH2

R

..

--

-

--

A U G U U U C U U G A C C C C U G A G G C C A G A A A G A A

H O H H H H-OOC – C – N – C – C – N – C- C –N -COH R H R O R

-

--

Sítios peptidil e aminoacil

• O ribossomo possui 3 sítios onde cabem moléculas de tRNA

• O alongamento da tradução

• Proteínas são geradas do N ao C terminal

Ordem de ligação de aminoácidos

Ligação peptídica

Alongamento da tradução

Alongamento ainda...

• O alongamento continua até o aparecimento de um códon de parada (stop codon)

• UAA• UAG UGA

Terminação da Tradução• Fator de

terminação liga-se ao stop codon– UAA, UGA, UAG

• Proteína é liberada

• Complexo é desfeito

• Releasing factor

http://www.biostudio.com/demo_freeman_protein_synthesis.htm

http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter15/animations.html#

Tradução em procariotos

Tradução em eucariotoshttp://207.207.4.198/pub/flash/26/transmenu_s.swf

• Tempo de execução doprocesso

Possíveis erros no processo

• Erro na tradução• Proteína

incorretamenteproduzida

• Dano metabólico

Frameshift

• Alteração da fase de leitura (frame)– tRNAs específicos

passam pelo stop-codon

– 4 bases lidas como 3• Ultrapassa um códon

de terminação• Produção de proteínas

fundidas

Chaperonas I

• Complexo protéico que auxilia na montagem da estrutura 3D de uma proteína

Chaperonas II

Modificações pós-traducionais

• Formação de ligações dissulfeto/dobramento • Clivagem da cadeia• Fosforilação• Glicosilação• Metilação/Acetilação• Adição de âncoras lipídicas

Regulação da função protéica

Proteína Pronta!

• E agora?• Destinos possíveis...

Endereçamento de proteínas• I - Co-traducional

(vias de secreção): – ER – Golgi – Membrana

plasmática – Meio

extracelular

• II- pos-traducional: – núcleo– mitocôndria – cloroplasto– Lisossomos/

peroxissomos

Sinais de endereçamento na Proteína:1- Seqüência sinal (16-30 aminoácidos no N-terminal) 2- Sinal de endereçamento nuclear ( 4-8 aminoácidos com carga positiva, ex.: PKKKRLV)3- Sinal de retenção no RE (KDEL)

Proteínas organelares

• Produzidas comsinal de exportação

• Sinal é clivadoquando a proteínaalcança seu destinocelular

Proteínas transmembrana

• Domínios hidrofóbicos são capazes de invadir as regiões lipídicas (também hidrofóbicas) da membrana plasmática

Inibidores de síntese protéica

• Antibióticos inibem asíntese de proteínasbacteriana

• Tetraciclina– Liga no RNA 16S (sub 30S)– Inibe a ligação do amino-

acyl tRNA no sítio A• Cloranfenicol

– Liga na subunidade 50S

Conclusões• Tradução é o processo de produção de proteínas• A regulação ocorre principalmente na transcrição

– Modificações pós-traducionais são importantes para regular a função protéica

• Diferentes tipos de RNAs e proteínas atuam no processo• A tRNA aminoacil sintetase é a protéina responsável pelo código

genético• A última molécula a se juntar ao complexo de iniciação é a

subunidade maior do ribossomo• As proteínas normalmente começam com o aminoácido metionina• A tradução continua até que haja um stop codon• As proteínas precisam ter uma conformação 3D correta pra

funcionar (chaperonas ajudam na montagem)• Muitas proteínas contêm sinais de sinalização celular