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Biossíntese de proteínas iniciação

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11/06/15 
1 
Biossíntese Proteica 
Traduzindo o código genético em 
proteínas 
Biossíntese proteica 
 
–  conhecer o mecanismo de biossíntese 
proteica 
–  identificar as 3 três fases da biossíntese 
entendendo os fatores envolvidos em cada 
etapa 
–  entender como a estrutura do ribossomo 
permite uma síntese eficiente. 
 
11/06/15 
2 
Histórico 
•  Inicialmente o processo de síntese protéica era visto como o reverso à 
degradação observado no processo digestivo 
•  Apesar de dependente do ribossomo, os pesquisadores da época não 
deram atenção aos novidades na área da biologia molecular e 
negligenciaram o modelo de fluxo informacional proposto por Watson e 
Crick 
•  A observação de que RNAse destruía a capacidade dos extratos 
celulares de sintetizar proteínas servia apenas de evidência de que o 
local de síntese era no ribossomo 
Bioquímicos conservadores 
•  Os RNA solúveis foram interpretados por Crick como sendo os 
"adaptadores". Elemento chave na hipótese do acidente congelado 
•  Os experimentos de Nirenberg e Khorana foram decisivos para mostrar 
a existência de um código de tradução da informação contida no RNA 
•  Só então o processo passou a ser encarado como dependente de "RNA” 
•  Só mais tarde o mRNA foi finalmente reconhecido como a molécula 
molde. 
11/06/15 
3 
O ribossoma sedia a síntese 
LOCAIS DE SÍNTESE DE PROTEÍNA 
 os ribossomos aparecem no citosol e em organelas 
11/06/15 
4 
Em procariotos a síntese está 
associada à transcrição 
A síntese proteica é feita normalmente 
em múltiplos ribossomos, os 
Poliribossomos (Polissomos) 
11/06/15 
5 
Diagrama de um poliribossomo 
O Ribossomo é formado de 
duas subunidades 
11/06/15 
6 
O ribossomo é um máquina 
complexa e conservada 
•  O rRNA é o principal 
componente do 
ribossomo onde 
assume uma estrutura 
tridimensional 
complexa dividida 
funcionalmente em 
domínios onde se 
associam as várias 
proteínas ribossomais 
11/06/15 
7 
O tRNA trabalha em sintonia com o ribossoma 
levando os aminoácidos até o sítio ativo 
O ribossoma apresenta três sítios 
distintos para tRNAs 
•  Sítio P: sustenta a cadeia nascente ligada ao tRNA; 
Sítio A: entrada de tRNA carregados 
Sítio E: a saída dos tRNA descarregados 
11/06/15 
8 
Detalhe da interação 
ribossomo-tRNA-mRNA 
O mRNA entra como 
mensageiro do código 
11/06/15 
9 
E a proteína 
nascente saí 
por um túnel 
Polipeptídeo 
nascente 
Canal de saída do polipeptídeo 
11/06/15 
10 
O coração catalítico 
do ribossomo é a 
peptidil-transferase, 
uma ribozima 
11/06/15 
11 
Lodish et al. (2004). Molelcular Cell Biology (5ª edição)	
Três tipos de RNA atuam na síntese de 
proteínas 
Três tipos de RNAs: 
mRNA 
tRNA 
rRNAs 
E proteínas acessórias 
E depende do pareamento 
de bases entre o anticodon 
do tRNA e os codons 
complementares no mRNA 
A formação da ligação 
peptídica é catalisada por 
um dos rRNAs 
O Processo de Síntese 
•  O processo de Síntese ocorre em três 
fases claramente distintas 
–  Iniciação 
–  Elongação 
–  Terminação 
Variações do processo em 
eucariotos e procariotos 
11/06/15 
12 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
Visão geral dos eventos no processo 
de tradução 
O CICLO DO RIBOSSOMO 
A formação do 
complexo de iniciação 
ü  A formação do complexo 
Ribossomo-tRNA-mRNA 
finaliza a etapa de iniciação 
11/06/15 
13 
A fase de Iniciação 
•  primeiro passo do processo consiste no 
reconhecimento do mRNA e do tRNAimet pela 
subunidade menor do ribossomo 
 
A fase de Iniciação 
Existem dois tRNAmet 
 
ü  Um exclusivo para a iniciação 
ü  Um exclusivo para a elongação 
11/06/15 
14 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
um tRNA especializado (tRNAi) carregado com uma 
Metionina modificada (fMet) liga-se diretamente à 
subunidade ribossomal menor 
Em bactérias, uma particularidade: 
A etapa de Iniciação 
•  O mRNA é reconhecido diferentemente em procariotes 
e eucariontes 
–  Em bactérias o reconhecimento do mRNA é feito por uma região 
específica do rRNA 16S 
–  A sequência no mRNA complementar à extremidade 3’ do rRNA 
é chamada região Shine-Dalgarno (ou RBS). 
 
11/06/15 
15 
Existe consenso entre mRNA bacterianos 
para a sequência Shine-Dalgarno 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
mRNA bacteriano pode iniciar a 
síntese de proteínas em vários pontos 
à  mRNA policistrônico 
à  Modelo do operon 
à  Dependente de RBS 
RBS – “Ribossome Binding Site” ou sequência de Shine-Dalgarno
11/06/15 
16 
A procura de um AUG 
•  Em eucariontes, o mRNA é reconhecido pela presença do CAP 
ü  o AUG é encontrado por varredura (scanning) 
AAAAAAAAAA 
Estrutura do 5´CAP 
Típico mRNA eucariótico 
Esquema da 
iniciação em 
procariontes 
11/06/15 
17 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
Iniciação em detalhes 
Ø  subunidade menor do ribossomo (30S) 
Ø  3 fatores de iniciação da tradução: IF1, IF2 e IF3 
são fundamentais para a formação do complexo 
Ø  IF3: bloqueia a reassociação da 30S com a 50S 
 
Ø  IF1: bloqueia a ligação de tRNAs carregados ao sítio A 
da subunidade 30S 
 
Ø  IF2: apresenta atividade GTPase e interage com 30S, 
IF1 e fMet-tRNAi 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
ü IF3 impede a 
associação das 
subunidades 
maior e menor 
11/06/15 
18 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
ü  Neste estágio, dos 3 sítios de 
ligação para tRNA, apenas o 
sítio P é capaz de ligação a 
tRNA na presença dos IFs 
IF1 e o IF2 se associam à subunidade menor 
juntamente com uma molécula de GTP 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
O mRNA é posicionado pelo 
pareamento com o RBS 
A ligação do fMet-tRNAifmet 
ao sítio P é facilitada pelo 
complexo IF2-GTP 
O AUG é posicionado no sítio P 
11/06/15 
19 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
O rRNA 16S interage com o RBS para 
posicionar o AUG no sítio P do ribossomo 
interações por pareamento 
de bases entre o RBS e o 
rRNA16S 
Após a ligação da 
subunidade ribossomal 
maior, o AUG fica 
posicionado no sítio P 
Watson et al. (2008). Molelcular Biology of the Gene (6ª edição)	
o pareamento de bases AUG 
com fMet-tRNAi provoca uma 
mudança conformacional na 
subunidade 30S 
liberação de IF3 
ligação da subunidade 50S 
11/06/15 
20 
Watson et al. (2008). Molecular Biology of the Gene (6ª edição)	
A entrada da subunidade 50S estimula 
a atividade GTPase de IF2 
IF2•GDP tem baixa afinidade pelo ribossomo 
Fim da Iniciação 
Ribossomo 70S montado no AUG 
do mRNA e pronto para receber 
o próximo aa-tRNA no sítio A 
Etapa de iniciação em 
eucariotos 
•  O processo é homólogo ao que acontece 
em bactérias 
•  Um número maior de fatores de iniciação 
estão envolvidos 
•  O reconhecimento do mRNA é a maior 
diferença 
 
11/06/15 
21 
A dissociação das 
subunidades do ribossomo 
eucariótico é garantida pela 
associação dos fatores 
eIF1, eIF1A, eIF3 e eIF5 à 
subunidade 40S 
O Complexo ternário 
eIF2-GTP-tRNAimet se 
associa ao sítio P 
completando o complexo 
de pré-iniciação 43S 
5’ CAP 
E paralelo o mRNA é reconhecido pelo fator eIF4 
em sua extremidade 5’ por meio do CAP 
11/06/15 
22 
O Complexo pré-iniciação se associa ao 
complexo mRNA-eIF4 
Complexo de pré- 
iniciação 48S 
Complexo de pré- 
iniciação43S 
O Complexo pré-iniciação 48S procura 
o códon de iniciação pelo processo de 
scanning 
O Pareamento correto do Met-tRNAimet 
com o primeiro AUG muda a conformação do 
complexo 48S liberando o fator eIF1 e 
eIF5, provocando a hidrólise do GTP 
complexado ao eIF2 
O eIF2ŸGDP não mais se adequa ao complexo 
de iniciação e sai, sendo substituído pelo fator 
homólogo eIF5BŸGTP 
11/06/15 
23 
A saída dos fatores que mantinham as 
subunidades separadas, provoca a 
reassociação da subunidade maior. A mudança 
conformacional associada acompanha a 
hidrólise do GTP 
O eIF5BŸGDP se dissocia levando junto o eIF1A. 
Com isso o sítio A fica liberado e o complexo 80S 
formado, pronto para a elongação 
Complexo 80S 
Fim da Iniciação 
Durante a biossíntese proteica o mRNA eucariótico 
torna-se circular pela ação dos diversos fatores que 
interagem nas duas extremidades do mRNA (5’ e 3’) 
11/06/15 
24 
Os mecanismo são conservados em procariontes e 
eucariontes, e os fatores tem correspondentes nos dois 
IF3 corresponde ao eIF1 
IF2 corresponde a: eIF2 
 eIF5B 
IF1 corresponde ao eIF1A 
Fator procariótico Função Fator eucariótico 
Iniciação 
IF1 Estabiliza o complexo de iniciação 
IF2 
Liga-se ao fmet-tRNA 
e hidrolisa GTP 
quando da 
associação com a 
50S 
eIF-2 
IF3 
Previne a 
reassociação das 
subunidades 
eIF-3 liga em 40 S 
eIF-6 liga em 60 S 
 Liga-se ao CAP eIF-4 
 Desnatura o RNA eIF-4 A e B 
 GTPase que dissocia eIF-2 e eIF-3 e-IF-5 
 
 
Fatores de Iniciação

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