Expressão Gênica e Tradução

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AULA_8_TRADUÇÃO
ACH4157 – Genética Molecular
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• Para os genes codificadores de
proteínas, a expressão gênica
ocorre em duas etapas:
• Na transcrição, que é a síntese de
RNAm e fase inicial da expressão
gênica;
• E na tradução que é a síntese de
polipeptídeo (proteína).
DNA (GENE)
RNA
PROTEÍNAS
TRANSCRIÇÃO
TRADUÇÃO
EXPRESSÃO GÊNICA
3
• Como as sequências de nucleotídeos ao longo de uma
cadeia de RNAm geram informação para formação de
uma cadeia de aminoácidos de uma proteína?
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• Por meio de um código genético.
• O código genético é baseado na correspondência entre uma
sequência de 3 nucleotídeos (triplete) do RNAm com um
aminoácido;
• Qual a lógica do código genético?
CÓDIGO GENÉTICO
5
• A combinação dos 4 nucleotídeos para três posições seguidas
gera 64 tripletes diferentes;
CÓDIGO GENÉTICO
• Como existem 20
aminoácidos;
• Alguns aminoácidos
correspondem a mais de um
triplete.
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• A correspondência entre 1 triplete e 1 aminoácido define um
códon.
CÓDIGO GENÉTICO
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transcrição
tradução
RNA 
mensageiro
proteína
polipeptídeo
fita de 
DNA
EXPRESSÃO GÊNICA
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• A metionona é o único aminoácido
que possui um único códon;
• O códon AUG é o único códon para a
metionina, denominado códon
iniciador (start codon);
• A metionina em geral é o primeiro
aminoácido de uma cadeia
polipeptídica tanto de bactéria como
de eucarioto;
CÓDIGO GENÉTICO
• E os 3 códons que não correspondem a um aminoácido são denominados
códons de término (terminação) ou parada da tradução (stop codon);
• Isso porque sinalizam o término da sequência traduzida.
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TRADUÇÃO
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• Alguns aminoácidos representados por vários
códons, códons sinônimos;
• Por isso o código genético é denominado
degenerado ou redundante;
• Então, um aminoácido pode ter mais de um
códon; mas, um códon especifica apenas um
aminoácido, o código genético não é ambíguo.
CÓDIGO GENÉTICO
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• Os códons de um aminoácido
são semelhantes entre si;
• Isso vale tb para códons de
aminoácidos relacionados, o
que diminui os efeitos de
mutações;
CÓDIGO GENÉTICO
• Uma análise mais detalhada do código genético mostra que a
degeneração é clara para a terceira posição do códon.
CÓDIGO GENÉTICO
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• Uma característica notável do
código é que ele universal;
• Aplica-se a todos organismos
(com raras exceções).
CÓDIGO GENÉTICO
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• Os códons não se sobrepõem durante a tradução;
• Existem 3 possibilidades (fases) de leitura, mas apenas uma delas é
utilizada.
X √
X
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TRADUÇÃO
• Síntese de proteínas a partir da informação codificada no
RNA mensageiro (RNAm), e mediada pelos RNA
transportadores (RNAts) e ribossomais (RNArs)
RNAS TRANSPORTADORES
• Os RNAs transportadores são elementos chave na expressão gênica:
• São os mediadores do processo;
• Com função dupla;
• Reconhecer um códon específico no mRNA;
• E associá-lo a um aminoácido específico.
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• Existem centenas de genes de
RNAts no genoma;
• Contém em torno de 70- 90
nucleotídeos;
• Em uma região da molécula cada
RNAt carrega um aa específico;
• E na outra região reconhece um
códon para esse aa. 16
RNAS TRANSPORTADORES
• Estrutura terciária rica devido ao pareamento intramolecular entre
bases complementares;
• Gerando as hastes (regiões pareadas) e as alças (regiões não
complementares);
• Conformação típica em L com extremidades da molécula próximas.
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RNAS TRANSPORTADORES
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• Os aminoácidos se ligam na extremidade 3’da molécula (região aceptora do RNAt);
• Essa região é formada por uma haste (nucleotídeos) pareados e na extremidade 3’;
• Existe sequência saliente 5’ ACC 3’invariável onde os aa
são ligados;
• No outro lado da molécula, uma alça corresponde ao
anticódon;
• Sequência de 3 nucleotídeos complementares a um
códon do RNAm.
RNAS TRANSPORTADORES
• Aminoacil RNAt sintetases são as enzimas que
adicionam um aminoácido no respectivo RNAt;
• Cada aminoacil RNAt sintetase reconhece um tipo de
aminoácido, que pode ter diferentes RNAts;
• Então, essas enzimas reconhecem regiões
isoaceptoras de RNAts para um mesmo aminoácido,
gerando RNAts cognatos;
• Essa reação ocorre em duas etapas: 1º ocorre uma
reação entre o ATP e o aminoácido e depois ele é
unido ao RNAt;
• Quando o RNAt está ligado ao respectivo aminoácido
diz-se que ele está carregado. 19
RNAS TRANSPORTADORES
• Os ribossomos são estruturas supramoleculares (de grandes dimensões);
• Estão presentes em grande número nas células;
RIBOSSOMO
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• São formados por proteínas e RNAs
ribossomais (ribonucleoproteínas) distribuídos
ou na subunidade maior ou na subunidade
menor;
• Apesar de existirem diferenças entre os
ribossomos de bactérias e eucariotos;
• O ribossomo é uma estrutura bem conservada
ao longo da evolução;
• Assim como a tradução.
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• Existem ao menos 50 proteínas diferentes nos
ribossomos das bactérias e 80 em eucariotos;
• São proteínas pequenas, presentes em cópia
única;
• Além disso, cada subunidade contém uma longa
molécula de RNAr e RNArs menores (na
subunidade maior);
• Os RNArs são fundamentais não só
na estrutura do ribossomo, mas tb
desempenham papel ativo no
reconhecimento de outros RNAs e
nas atividades catalíticas do
ribossomo.
RIBOSSOMO
RIBOSSOMO
• As proteínas de cada subunidade provavelmente fazem contato direto com a
longa molécula de RNAr de cada subunidade;
• Então, os ribossomos proporcionam as condições necessárias para as várias
alterações de conformação necessárias para eventos simultâneos durante as
etapas da tradução;
• Dessa forma são criados vários sítios ativos no ribossomo, onde os RNARs
atuam como ribozimas,
• Por exemplo, atuando na catálise do aa ingresso na cadeia em progressão.
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RIBOSSOMO
• A região principal do ribossomo é formada na junção das duas subunidades
ribossomais, na presença de uma molécula de RNAm;
• Cerca de 35 bases do RNAm estão ligadas no ribossomos durante a tradução;
• Desses quase 10 códons, 2 estão ocupados com moléculas de RNAts ativas;
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• Criando dois sítios distintos,
sítio A e sítio P, onde a
interação entre códon e
anticódon do RNAt
possibilita a identificação do
aminoácido necessário e sua
ligação na cadeia
polipeptídica.
• A tradução pode ser dividida em três etapas:
- INICIAÇÃO – ALONGAMENTO - TERMINAÇÃO
• A iniciação envolve união do RNAm e subunidade menor, ligação do RNAt
iniciador e ligação da subunidade maior;
• O alongamento vai da formação da primeira ligação peptídica até a
incorporação do último aminoácido;
• A terminação envolve reconhecimento do códon de terminação, e
desacoplamento das moléculas envolvidas;
• Em cada uma das etapas da tradução atuam proteínas acessórias que não
fazem parte do ribossomo e atuam especificamente em uma única etapa.
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TRADUÇÃO
• INICIAÇÃO:
• Em eucariotos, RNAt iniciador com a metionina ligado
na subunidade menor;
• Procura região 5’ cap do RNAm e;
• Depois desliza até identificar o primeiro códon
iniciador (em direção ao 3’);
• Quando então se junta a subunidade maior do
ribossomo.
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TRADUÇÃO
• INICIAÇÃO:
• Em bactérias é muito parecido o processo;
• Com a diferença de que o RNAt iniicador está ligado a uma formil-metionina;
• E localiza uma sequência particular no RNAm, Shine-Dalgarno;
• Na região 5’ não traduzida do RNAm, imediatamente à frente de um códon de
iniciação;
• Subunidade maior então
se junta e o complexo é
montado.
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TRADUÇÃO
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TRADUÇÃO
• Processo de iniciação e demais etapas muito conservado entre bactérias e
eucariotos;
• Tb no que diz respeito à proteínas acessórias do processo.
• ALONGAMENTO (EXTENSÃO):
• RNAt encontra-se no sítio P ligado a metionina;
• O anticódon do sítio A está exposto e vai ser acessado pelo respectivo RNAt
carregado;
TRADUÇÃO
• ALONGAMENTO (EXTENSÃO):
• A metionina é ligada ao aminoácido do RNAt que se encontra no sítio A;
• O ribossomo desliza três nucleotídeos no RNAm, o RNAt inicial agora ocupa o
sítio E (de saída) é liberado;
• Enquanto o sitio P agora está ocupado por um RNAt ligado a dois aminoácidos;• Expondo novo sítio A;
TRADUÇÃO
• ALONGAMENTO (EXTENSÃO):
• E o ciclo se repete...
TRADUÇÃO
• TERMINAÇÃO:
• Surge um códon de terminação na sequência de um RNAm que não é
reconhecido por nenhum RNAt, mas é reconhecido por uma proteína;
• Fator de liberação, que desacopla a cadeia de aminoácidos do último RNAt e
desencadeia a desmontagem de todo o complexo.
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TRADUÇÃO
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EXPRESSÃO GÊNICA
• Comparação da expressão gênica entre bactérias e eucariotos:
• Bactéria: transcrição e tradução simultânea no mesmo compartimento;
• Eucariotos: transcrição e tradução desacopladas, em compartimentos
diferentes; transcrição e processamento no núcleo e tradução no citoplasma.
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