Tradução e Síntese de Proteínas - Biologia Molecular

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TRADUÇÃO/SÍNTESE DE PROTEÍNAS 
 
Transcrição = mensagem de DNA para RNA. 
● utilizam uma mensagem semelhante, com simbolos também semelhantes. 
Tradução = conversão da informação do RNA em proteína. 
● conversão da informação presente em acido nucleico para uma linguagem com AA. 
 
★ PRINCIPIOS DA TRADUÇÃO 
 
● Uma sequencia de nucleotideos de um gene, por intermédio do mRNA, é traduzida em 
uma sequencia de AA de uma proteina 
● A seq de nucleotídeos é lida em grupos consecutivos de três (tripletes) = códons 
● Cada códon especifica um AA 
● Existe mais de 1 códon que codifica um AA especifico = código genético redundante 
● Geralmente os códigos geneticoS variam somente no 3o nucleotideo, o q não altera, 
entao, o produto protéico final. 
 
 
 
★ RNAS MENSAGEIROS (mRNA) 
 
● Como as sequências podem ser lidas em grupos de 3, existem 3 quadros de leitura 
possíveis para aquela sequencia: 
Somente 1 das três codifica a proteína necessária 
>> por isso, existem “sinais de alerta” no início de 
cada mensagem do RNA para posicionar a leitura 
correta :​ ATG (DNA) e AUG (mRna) no inicio 
 
 
 
 
 
>> FIDELIDADE: 
- Essa sequência inicial impede que o RNAm seja lido de outra forma, que não a certa. 
Define o quadro de leitura. 
- O que faz a seq AUG ser considerado o inicio nao é só ela, mas tbm como os 
promotores que antecedem a seq gênica 
 
★ RNAS TRANSPORTADORES (tRNA) 
 
● Como os códons não se ligam diretamente aos AAs correspondentes, 
precisamos de moléculas adaptadores/intermediárias >> RNA transportador 
● Se liga ao códon em uma ponta e ao AA na outra. 
● Molécula de RNA com estrutura tridimensional formada por pareamento de 
bases (A-U, C-G). Forma alças (dentre elas a alça anti-códon), ficando 
parecido com um trevo. 
 
● Ligação do aminoácido em uma extremidade 3’ 
● Sequência anticódon no outro extremo complementar ao códon do RNAm 
● Outras alças dão estabilidade a estrutura 
 
 
 
 
➔ modificações do RNAt 
 
● Sintetizado como um precursor de RNA, pela RNA pol III. Depois é processado 
e passa pelo processo de retirada de íntrons (ação das endonucleases p 
formar estrutura de trevo) 
● Algumas bases nitrogenadas sofrem modificações que ajudam na estabilidade 
e formação do RNAt >> vão influenciar na ligação do AA e do reconhecimento 
 
 
 
➔ Pareamento codon e anti-codon 
 
● O pareamento ocorre por sistema de bases em pêndulo, com pareamento 
exato e forte nas duas primeiras ligações e uma ligação mais fraca e imperfeita 
no 3o nucleotídeo 
○ Ajuda a economizar energia e a não fazer tantos RNAt 
○ Um RNAt reconhece mais de um codon 
 
 
 
A 3ª posição do anticódon é pendular/oscilante. O nucleotídeo na terceira posição do 
códon (primeira coluna) pode parear com qualquer um dos nucleotídeos listados na 
posição pendular do anticódon (segunda coluna). Como exemplo, quando inosina está 
presente na terceira posição do anticódon do tRNA, ela pode reconhecer qualquer um 
dos três diferentes códons em bactérias e qualquer um dos dois códons em eucariotos 
(vide figura), esses pareamentos são geralmente mais fracos que pareamentos de 
bases convencionais. Diferenças entre bactérias e eucariotos resultam de diferenças 
estruturais sutis entre ribossomos. 
 
A redundância do código genético implica na existência de + de um tipo de RNAt. 
 
● Alguns AA possuem mais do que um RNAt correspondente 
● Outros RNAt são construídos de tal forma que necessitam da exatidão apenas 
no pareamento de bases nas duas primeiras posições do códon, podendo 
tolerar um pareamento imperfeito (ou oscilação) na terceira posição. 
○ Isso explica porque temos tantos códons alternativos para um AA, que 
diferem apenas no 3o nucleotídeo 
 
 
 
 
 
★ AA-RNAt-SINTETASE 
 
● Enzimas especificas acoplam o AA a ponta 3’ do RNAt: 
aminoacil-tRNA-sintetase. 
● Existe 1 enzima dessa p acoplar cada AA a cada RNAt exato 
● Ligação do AA e o RNAt é covalente 
 
 
➔ ativação do AA 
 
1. Primeira reação: formação do aminoacil adenosina monofostato 
(aminoacil-AMP) mediante a energia da hidrólise de ATP com produção de 
pirofosfato; 
2. Segunda reação: transferência para adenina presente na ponta 3´ do tRNA 
promovendo a “carga” do tRNA; 
 
 
● A enzima e o RNAT são os adaptadores que fazem o controle de qualidade da 
ligação 
 
➔ as enzimas possuem 2 classes: 
 
● Aminoacil tRNA sintetases podem catalisar a ativação do tRNA tanto na 
hidroxila 2´ ou hidroxila 3´ na ribose da adenina na extremidade 3´ do tRNA; 
● Classe I (adição do aa na 2´OH) e Classe II (adição do aa na 3´ OH) 
 
 
 
Reações catalisadas pela enzimas classe I (adição do aa na 2´OH) sofrem posterior 
transesterificação com transferência do aa para o grupamento 3´OH. 
 
➔ as enzimas e a exatidão 
 
● Para ligar o AA correto na fenda da sintetase, há: 
1) Controle de afinidade pela fenda do sitio ativo. O mais afim é o q se liga 
(excluindo os outros 19). Os maiores sao efetivamente excluidos. Aqueles que 
são semelhantes soa diferenciados pela segunda etapa 
 
2) Após formação do aminoacil-AMP (no sítio catalítico da aa-tRNA sintetase) e 
associação com tRNA, ocorre translocação para sítio catalítico de edição. Esse 
sitio tem dimensões precisas excluem o AA correto​, mas permitem o acesso 
de AA intimamente relacionados. Uma vez q o AA entrar nessa fenda de 
edição, ele sera hidrolisado do AMP e seraá liberado da enzima. Edição 
hidrolitica semelhante a da DNA pol 
 
 
 
● Eficiência fidedigna da tradução é determinada por seus dois adaptadores: 
aa-tRNA sintetase e o próprio tRNA; 
 
★ RNA ribossomal (rRNA) 
 
● É uma ribonucleoproteina: rRNAs e + de 50 proteínas 
● Podem ser considerados ribozimas 
● Moléculas grandes, que se associam entre si e formam um 
complexo chamado ribossomo, que tem subunidade maior e 
menor. 
● A diferença entre eucariotos e procariotos é o tamanho do RNA e a quantidade 
de proteínas. 
● Quando o ribossomo foi descrito, experimentos mostraram que cada 
subunidade e o todo tinham coeficientes de sedimentação diferentes. Por isso 
que cada subunidades aparece acompanhada de um número e o “S” (80s, p.e.) 
 
tabela abaixo tem informações sobre o coeficiente de sedimentação de P e E: 
 PROCARIOTOS EUCARIOTOS 
Subunidade maior RNA total de 240S total de 38,8s 
 proteínas 50s (~34 ptns) 60s (~49) 
Subunidade menor RNA 16S 18s 
 proteínas 30S (~21) 40s (~33) 
 
 
➔ formação do ribossomo 
 
● O ribossomo é uma grande ribozima >> são os RNAr que dão a estrutura 
central e n as proteínas. Por isso que interagem tão bem com RNAt e RNAm. 
○ Os RNAr são dobrados em estruturas altamente densas que formam o 
cerne compacto do ribossomo 
○ A função das proteínas ribossomais parece ser a de estabilizar o cerne 
de RNA, ao mesmo tempo permitindo conformações do rRNA 
necessárias p q ele realize catálise (síntese proteica) 
 
● A montagem inicial das subunidades é no nucléolo → mRNAs recém 
sintetizadas se agrupam com as ptns ribossomais (transportadas para o interior 
do núcleo); 
● As duas subunidades são exportadas para o citoplasma e lá são montadas em 
ribossomo final 
● Quando a síntese de ptns não está ativa, as subunidades ficam separadas. 
 
● Subunidade menor: oferece suporte p encaixe do RNAm 
● Subunidade maior: catalisa a formação das lig peptidicas que unem os AA, 
formando a cadeia polipeptidica 
 
 
 
Juntas, formam os sitios EPA, 
onde os RNAt serão 
encaixados e onde ocorrerão 
as reações de adição dos AA a 
poliproteina. 
 
 
 
 
● DETALHES SOBRE OS SÍTIOS“EPA”: a fita de RNAm desliza pela estrutura 
do ribossomo e a os RNAt fazem transições entre esses sítios EPA para 
reconhecimento do códon, adição do AA correspondente e saída do ribossomo. 
 
➔ dinâmica de funcionamento 
 
Os ribossomos são as estruturas base para a ocorrência da tradução. 
 
● RNAs não tem grupos funcionais facilmente ionizaveis para reações (~ ptns). 
Alguns não tem nem íons metálicos. 
○ formam um fenda altamente estruturada e, através de ligações de 
hidrogênio, que seja capaz de orientar de forma precisa os dois 
reagentes, e dessa forma acelerar as ligações covalentes. O sitio P tbm 
contribui, doando um OH funcional p catálise 
 
● o mRNA é puxado através do ribossomo; conforme seus códons encontram os 
sítios ativos dos ribossomos, a seq nucleotídica do mRNA é traduzida em uma 
seq de AA, usando os tRNAs como adaptadores p adc cada AA na seq correta 
a extremidade da cadeia polipeptídica em formação. Quando um códon de 
terminação é encontrado, o ribossomo libera a proteína finalizada e suas duas 
subunidades separam-se novamente. 
● São muito eficientes e rápidos. 
● Sítios A e P são próximos para que as duas moléculas de RNAt sejam forçadas 
a formarem pares de base com códons adjacentes na molécula de mRNA. 
● A ​dinâmica de funcionamento dos sítios EPA e os RNAs é formado por 4 
passos: ligação do RNAt, formação da ligação peptídica, translocação das 
subunidades grande e pequena. 
 
★ A SÍNTESE DE PROTEÍNAS 
 
➔ transição dos sítios EPA 
 
considerando que haja uma cadeia polipeptídica em 
crescimento: 
 
Passo 1 - um tRNA carregando o próximo AA da cadeia liga-se ao sítio A ribossomal. 
Se liga ao mRNA no códon; 
 
Passo 2 - Ponta carboxila é eliminada pelo tRNA no sítio P e 
ligada ao grupo amino livre do AA ligado ao tRNA no sítio A (nova 
lig peptídica). Reação feita pela peptidil transferase da subunidade 
grande 
 
Passo 3 - a subunidade grande se move em relação oao mRNA 
que está preso a subunidade pequena, o que interfere nas hastes 
aceptores dos dois tRNAs que se encontram nos sítios E e P da 
subunidade grande. 
 
Passo 4 - outra série de modificações conformacionais move a 
subunidade pequena e o mRNA a ela conectado exatamente a 3 
nucleotídeos ao lado, reposicionando o ribossomo de tal forma que 
ele está pronto para receber o próximo aminoacil-tRNA. 
 
Efeito cíclico! 
 
➔ incorporação de um aminoácido 
 
Um polipeptídeo cresce pela adição gradual de aminoácidos na sua extremidade 
C-terminal. A formação da ligação peptídica é energeticamente favorável, porque o 
crescente C-terminal é ativado por uma ligação covalente com um tRNA molécula. A 
ligação peptidil-tRNA que ativa a extremidade crescente é regenerada durante cada 
adição. 
 
 
★ O PROCESSO DE TRADUÇÃO 
 
1. Fase de Iniciação: 
Reconhecimento do 5 ́CAP 
Formação do complexo de pré-iniciação 
Desenrolamento e rastreamento 
União das subunidades 
 
 
2. Fase de Alongamento: 
Ligação do aa-tRNA 
Revisão 
Transferência do grupo peptidil 
Translocação 
 
3. Fase de Término 
Reconhecimento do códon de término 
 
 
1. FASE DE INICIAÇÃO: 
 
Reconhecimento do 5´CAP: ​Atuação dos fatores de      
iniciação eucarióticos (eIFs), como eIF4E e eIF4G, 
reconhecendo o Cap 5´ juntamente com outros fatores. 
Isso inclui uma ATPase com atividade RNA helicase (eIF4A 
e eIF4B), levando a formação do complexo de 
reconhecimento do cap; 
 
(imagem mais elaborada abaixo) Formação do           
complexo de pré-iniciação: ​ligação de Met-tRNA      
associado ao fator eIF-2a-GTP formando um complexo 
com subunidade menor do ribossomo. Met-tRNA nesse 
estágio ocupa o sítio P da subunidade menor; 
 
Desenrolamento e rastreamento​: complexo de    
reconhecimento do cap associado ao complexo de 
pré-iniciação rastreia corriqueiramente o 1º códon AUG; 
 
União das subunidades: Hidrólise de eIF-2a-GTP com    
dissociação da forma inativa eIF-2A-GDP, e demais 
fatores, com entrada da subunidade maior do ribossomo; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o mRNA nao fica linearizado, mas sim circular! O 
complexo de pré-iniciação também reconhece a 
ponta poli-A dos mRNAs para se certificar de que 
ele está integro e que se pode começar a tradução 
de fato 
 
 
 
OBSERVAÇÃO​: os nucleotídeos ao redor do sítio 
AUG influenciam no reconhecimento. 
 
● sítio de reconhecimento consenso 
5’-ACC​AUG​G-3’ 
● Quando forem mt diferentes, os 
ribossomos pulam o primeiro AUG e 
saltarão para o 2º ou 3º códon AUG. As 
células usam esse mecanismo como “escape de verificação” para produzir 
duas ou mais ptns que se diferenciem em suas extremidades N-terminal a 
partir de uma única molécula de mRNA. 
○ Isso permite que alguns genes produzam a mesma ptn com e sem uma 
seq sinal ligada ao seu N-terminal >> possibilidade de endereçamento e 
direcionamento para dois compartimentos diferentes na célula. 
 
 
➔ processo de iniciação em procariotos: 
 
● Em procariotos todos os polipeptídeos começam com N-formil-metionina 
● Em contraponto aos eIFs, existem os IFs. 
● Tem menos fatores associados para reconhecimento 
● Como não tem cap5’ para indicar ao ribossomo onde começar, as bactérias 
tem um sítio de lig ao ribossomo específico, chamado de ​seq Shine-Dalgarno​. 
○ está antes do AUG 
○ consenso 5’-AGGAGGU-3’ 
forma pares de base com o 
rRNA da subunidade menor p 
posicionar o codon de 
iniciação AUG no ribossomo. 
● mRNAs são policistronicos: 
codificam varias ptns diferentes, todas traduzidas da mesma molécula de 
mRNA. 
 
 
2. FASE DE ALONGAMENTO 
 
Ligação do aa-tRNA: Atuação dos ​fatores de alongamento (EF): eEF1 e EF2 em eucariotos e    
EF-Tu e EF-G em bacterias → EF1+GTP leva os aa-tRNA ao sítio A do ribossomo. 
● Ativação pela GEF eEF-X (EF-Ts em bactérias) → aumenta afinidade de eEF-1 por 
aa-tRNA formando complexo ternário GTP-eEF-1-aa-tRNA. 
● Mudanças de conformação do RNA no cerne do ribossomo pela ligação com os EF 
● Ciclos de associação dos EF, hidrolise do GTP e dissociação → asseguram que as 
mudanças conformnacionais corram em um sentido “para frente”. 
 
Revisão: Inspeção temporal sobre o aa-tRNA. EF1 monitora a interação inicial entre o 
anticodon e o codon do mRNA. Motivos pelos quais a tradução é TÃO precisa são as 2 
“oportunidades” que o EF confere ao sistema para correção: 
● 1) os aa-tRNA tem uma conformação ao se ligarem com o EF-GTP que permite a 
interação com o códon, mas impede q ele seja incorporado a cadeia polipeptidica. A 
principio, o EF1 teria uma afinidade pelo aa-tRNA correto. Se o pareamento for 
códon-anticódon for imperfeito, o aa-tRNA imperfeito dissocia-se durante o período 
de hidrólise de eEF-1. Além disso, tRNAs incorretamente pareados se dissociam mais 
rapido do q os RNAt corretamente pareados (pq suas ligações são bem fracas) 
● 2) A 2ª oportunidade de correção do pareamento codon-anticodon é feita pelo proprio 
RNAr (se encurva sobre o pareamento). Assumem uma rede de ligações especificas, 
caso seja o par codon-anticodon correto. 
 
 
Transferência do grupo peptidil. ​Um sítio ativo conservado        
em Archaea, Eubacteria e eucariotos desempenha papel 
catalítico aproximando fisicamente por pontes de H o 
peptidil-tRNA no sítio P com o aminoacil-tRNA no sítio A. O 
grupamento amina do aminoacil-tRNA promove ataque 
nucleofílico sobre o grupocarboxila esterificado do 
peptidil-tRNA no sítio P com posterior liberação de H2O. Em 
eucariotos, corresponde a adenina 2486 do rRNA 28S da 
subunidade maior. 
 
Translocação. Ciclo de alongamento é completado pela ação de eEF-2 (EF-G 
em bactérias). Ligação de GTP-eEF-2 ao sítio A “força” a translocação do 
peptidil-tRNA do sítio A para sítio P com deslizamento de 3 bases sobre o RNAm 
e deslocamento do tRNA deacilado do sítio P para sítio E. O GTP-eEF-2 é 
inativado por hidrólise sendo liberado do sítio A, o qual fica disponível para 
entrada de um novo complexo ternário GTP-eEF-1-aa-tRNA. 
 
3. FASE DE TÉRMINO 
 
● Final da codificação conferido por um dos 3 códons possiveis de terminação (nao 
determinam um AA e nao sao reconhecidos por t-RNA. Eles só sinalizam para o 
ribossomo que é o final da tradução. 
● Fatores de liberação se ligam aos ribossomos com os codons de terminação no sítio A 
(mimetizando molecularmente a forma e o peso de um tRNA) 
● Forçam a catalisar a adiççao de uma h20 ao inves de um AA na sequencia 
○ Liberação da jponta carboxila da cadeira em crescimento de sua conexao a 
uma tRNA >> vai para o citoplasma imediatamente. 
● Ribossomo livera o mRNA e as duas subunidades se dissociam 
 
 
★ OBSERVAÇÕES MAIORES SOBRE A TRADUÇÃO:  
 
➔ O POLIRRIBOSSOMO 
 
● não precisam terminar a tradução de um mRNA para q outro 
ribossomo se acople 
● Muitos ribossomos traduzindo o mesmo mRNA 
 
 
➔ RECODIFICAÇÃO DE TRADUÇÃO 
 
● as regras de início e término possuem exceções 
 
1. Uso ocasional de GUG (valina) ou UUG (leucina) como códon de iniciação – ocorre 
apenas para genes nos quais esses códons estão localizados de forma apropriada no 
mRNA 
2. Inserção de selenocisteína (encontrada em proteínas envolvidas em reações de 
oxidação-redução (desidrogenase em bactérias e glutationa peroxidase em mamíferos 
 
 
➔ ANTIBIOTICOS SÃO INIBIDORES DA SÍNTESE 
 
● A maioria dos antibióticos são oriundos de fungos, essa peculiaridade deve-se a 
competições evolutivas por nichos similares; 
● Antibióticos ligam-se directamente nas cavidades formadas pelas moléculas de RNA 
ribossomal; 
○ Higromicina B: induz a erros de tradução, 
○ espectinomicina translocação do peptidil-tRNA do sítio A para o sítio P, 
○ Estreptogramina B impede o alongamento de peptídeos nascentes.