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Universidade Federal Fluminense (UFF) Polo Universitário de Nova Friburgog Departamento de Ciências Básicas Professor Dr Bruno Kaufmann RobbsProfessor Dr. Bruno Kaufmann Robbs il bb f@ ilE‐mail: robbs.punf@gmail.com Transcrição (DNA-RNA) e Tradução (RNA-Proteína) DogmaDogma Central da BiologiaBiologia Molecular Biologia Molecular da Célula (5ª ed.) pag. 329 à 366 e 366 à 399 Porque se chama transcrição e tradução? Ácidos Nucleicos: DNA e RNA Aminoácidos: proteínasproteínas Ácidos nucleicos: 4 tipos diferentes A; T(U); G; C Aminoácidos: 20 tipos diferentes Transcrição (DNA-RNA) • O processo por meio do qual a ordem de bases é passada do DNA para op p RNA é chamado de transcrição. • A transcrição é realizada por um complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase compostachave é a RNA polimerase, composta de várias subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de um ld d DNAmolde de DNA. • Em procariotos existe• Em procariotos existe apenas um tipo de RNA polimerase enquanto nospolimerase enquanto nos eucariontes existem três. Semelhante a Replicação: A transcrição também ocorre no sentido 5’3’ocorre no sentido 53 Pareamento: A – U G – C Necessita: ‐ RNA polimerase ‐ Nucleotídeos tri‐ fosfatos ‐Molde de DNA Transcrição (DNA-RNA) • Ao contrário da replicação, envolve certos trechos do DNA, os genes, e ocorre durante toda a vida normal da célula (não apenas de duplicação celular). É• É o primeiro passo para a expressão gênica, que significa a transformação do que é informação (DNA) para o que éinformação (DNA) para o que é uma característica do organismo. • Esse processo ocorre em três etapas principais a iniciação o F ãetapas principais, a iniciação, oalongamento e o término, cada um contendo fatores específicos. Função Iniciação da transcrição • Enzimas específicas desfazem da dupla‐hélice do DNAdupla hélice do DNA. • Este processo ocorre apenas no ágene que deverá ser transcrito. • A síntese de RNA começa em• A síntese de RNA começa em regiões do DNA chamadas de promotoras (PROMOTORES) ‐ sequências específicassequências específicas reconhecidas pela RNA‐ polimerase ‐ que direcionam a transcrição dos genestranscrição dos genes. Iniciação da transcrição: promotores • Em procariotos, duas dessas regiões estão promotores p , g presentes a cerca de 10 e 35 pares de bases acima do ponto de início da transcrição. Sã l 5’ TATATT 3’ 5' TTGACA 3’• São elas: 5’ TATATT 3’ e 5' TTGACA 3’, respectivamente. • Nos eucariotos a principal região promotora é• Nos eucariotos a principal região promotora é conhecida como TATA box. • Se ligam a RNA‐PolimeraseSe ligam a RNA Polimerase Iniciação da transcrição: promotorespromotores Fatores de Transcrição Gerais: ‐ Proteína ligadora de TATA (TBP) ‐ Fator de Transcrição II (D; B; E; F; H) ‐ Início da Transcrição Alongamento da transcrição • A RNA‐pol atua apenas em uma das fitas de DNAuma das fitas de DNA. • A fita utilizada é sempre a fmesma e denominada fita codificante ou ativa. • A RNA‐pol encaixa ribonucleotídeos, produzindo uma única fitaproduzindo uma única fita de RNA, complementar à fita de DNA que serve de moldemolde. Alongamento da transcrição • O pareamento será A → U, C → G, T → A e G → C. (Hibrido DNA‐RNA) Q d l d i ib l tíd ã l d RNA l• Quando pelo menos dois ribonucleotídeos são colocados, a RNA‐pol estabelece uma ligação entre eles: a molécula de RNA foi iniciada. • À medida que o RNA vais sendo sintetizado, o DNA é despareado à sua frente. Termino da transcrição • O RNA recém‐formado vai se desligando do DNA que lhe serviu de moldeserviu de molde. • Quando chega ao final do gene (há uma sequência que o indica) a RNA‐pol se desprende do DNA e a molécula de RNA éindica) a RNA pol se desprende do DNA e a molécula de RNA é liberada. • A molécula de DNA é pareada e se fecha.A molécula de DNA é pareada e se fecha. TRANSCRIÇÃO: processo completo Iniciação Alongamento Termino Tipos de RNA • Localizam‐se tanto no núcleo quanto no citoplasmacitoplasma. • São formados por uma só cadeia simples deSão formados por uma só cadeia simples de nucleotídeos com ribose e uracila ( no lugar de timina). • Há três tipos principais de RNA: ‐ RNA‐m (RNA mensageiro) ‐ RNA‐t (RNA transportador ou de transferência) ‐ RNA‐r (RNA ribossomal). Tipos de RNA Tipos de RNA: RNA mensageiro (RNA m)RNA-mensageiro (RNA-m) D t i i ã d i á id t í t é• Determina a posição dos aminoácidos nas proteínas, através da sequência de bases de sua molécula. • É o único que será traduzido (gerará proteínas)• É o único que será traduzido (gerará proteínas). • Existe tanto no núcleo (onde é sintetizado) quanto no citoplasma onde se associa aos ribossomos para a síntese decitoplasma, onde se associa aos ribossomos para a síntese de proteínas. • É formado sempre que for necessário e depois de exercer suaÉ formado sempre que for necessário e depois de exercer sua função é degradado para que os nucleotídeos possam ser reciclados. Tipos de RNA: RNA mensageiro (RNA m)RNA-mensageiro (RNA-m) • Cada conjunto de 3 bases do RNA‐m é chamado códon e codifica apenas umcodifica apenas um determinado aminoácido. • 1 códon = 1 aminoácido • 1 aminoácido = 1 ou mais códons • O código genético é degenerado (veremos maisdegenerado (veremos mais tarde). Modificação do RNA-m: Capeamento e poliadenilaçãoCapeamento e poliadenilação Tipos de RNA: RNA ribossomal (RNA‐r) • É o que ocorre emmaior quantidade RNA ribossomal (RNA r) • É o que ocorre em maior quantidade. • É encontrado no nucléolo, onde é produzido e no i l i d í f dcitoplasma, associado a proteínas, formando os ribossomos. • Nos ribossomos ocorrerá a síntese das proteínas. • Os ribossomos (RNA‐r + proteínas)são os sítios da ( p ) tradução. Tipos de RNA: RNA transportador (RNA-t) • É o que ocorre emmenor quantidade. RNA transportador (RNA t) É o que ocorre em menor quantidade. • Capaz de se combinar de modo reversível, com certos aminoácidos que serão transportados por elecertos aminoácidos que serão transportados por ele para formar as proteínas. • Sinteti ado no nú leo e passa imediatamente para o• Sintetizado no núcleo e passa imediatamente para o citoplasma. • Cada RNA‐t é capaz de reconhecer um determinado aminoácido e um determinado códon no RNA‐m. Tipos de RNA: RNA transportador (RNA-t)RNA transportador (RNA t) Tipos de RNA: RNA transportador (RNA-t)RNA transportador (RNA t) ‐ Funcionam como adaptadores: existe pelo menos 1 RNA‐t para cada aminoácido Tipos de RNA: RNA transportador (RNA-t)RNA transportador (RNA t) Processamento (splicing) do RNA-m Processamento (splicing) do RNA-m • Ocorre somente em células eucariotas. • As sequências de DNA que serão expressas (vão aparecer no produto final) são chamadas de éxons. • As sequências de DNA que não serão expressas (não vão aparecer no produto final) são chamadas de íntrons.final) são chamadas de íntrons. • O gene inteiro é transcrito em um RNA‐m precursor. • No processamento os íntrons são retirados e os éxons são unidos para formar oNo processamento os íntrons são retirados e os éxons são unidos para formar o RNA‐m maduro que será traduzido no citosol. Tradução (RNA-Proteína) ‐ A tradução permite que a mensagem contida no RNA‐m seja decodificada e utilizada para fabricar uma proteína. ‐ As proteínas são constituídas por aminoácidos (nos seres vivos existem 20 aminoácidos diferentes) unidos por ligações peptídicas. Tradução (RNA-Proteína) O problema de codificação: Como uma sequência linear de nucleotídeos (RNA)com 4 letras é traduzida em uma proteína com 20 diferentes aminoácidos? Possuem 20 Resíduos (R) diferentes Tradução (RNA-Proteína): Códi G étiCódigo Genético Tradução (RNA-Proteína) O problema de codificação: Como uma sequência linear de nucleotídeos (RNA) com 4 letras é traduzida em uma proteína com 20 diferentes aminoácidos? QUANTOS NUCLEOTÍDEOS SÃO NECESSÁRIOS PARA CODIFICAR UMA PROTEÍNA? Tradução (RNA-Proteína): Códi G étiCódigo Genético ‐ Três nucleotídeos consecutivos do RNA constituem um códon = tripleto que‐ Três nucleotídeos consecutivos do RNA constituem um códon = tripleto que possui a mensagem genética para a síntese de um aminoácido Código genéticoCódigo genético ‐ 1 códon = 1 aminoácido 1 aminoácido = 1 ou mais códons‐ 1 aminoácido = 1 ou mais códons O Código é degenerado = com uma sequencia de aminoácidos não se consegue determinar a sequência de RNA‐m original!consegue determinar a sequência de RNA‐m original! Exem. C‐E‐G‐M‐F‐S Tradução (RNA-Proteína): C í i d Códi G é iCaracterísticas do Código Genético 1‐ Universalidade do Código Genético = códons tem o mesmo significado na maioria dos seres vivos 2‐ Degenerado (redundante) = códons diferentes podem codificar o mesmo aminoácidomesmo aminoácido 3‐ Não ambiguidade = cada códon codifica apenas UM aminoácido 4‐ Códon de iniciação = o códon AUG tem dupla função: codifica a M i i i i i l i d ódiMetionina e inicia a leitura do código 5‐ Códon de terminação= os códons UAA UAG e UGA terminam a5 Códon de terminação= os códons UAA, UAG e UGA terminam a síntese da proteína e não codificam para nenhum aminoácido Tradução (RNA-Proteína): d L iFase de Leitura ‐ Cada sequencia de RNA‐m possui 3 fases de leitura. Quem determina qual é a correta é o códon de início de tradução (AUG) codificando para metionina!correta é o códon de início de tradução (AUG) codificando para metionina! ‐ Em Eucarioto = primeiro AUG após o CAP ‐ Em procarioto = primeiro AUG após sequencias específicas Tradução (RNA-Proteína): d L iFase de Leitura o c a r i o t o P r o c o t o E u c a r i o E Tradução (RNA-Proteína): i iMaquinaria RNA m‐ RNA‐m ‐ Ribossomos ‐ RNA‐transportadorp Tradução (RNA-Proteína): A ( d )RNA‐t (transportador) ‐ RNA‐t funciona como interprete (adaptador) entre a “linguagem” do RNA‐m e a das‐ RNA‐t funciona como interprete (adaptador) entre a linguagem do RNA‐m e a das proteínas ‐ É capaz de se ligar a um aminoácido (extremidade 3´) e reconhecer um códon (anti‐ códon)códon) Aminoacil‐tRNA Tradução (RNA-Proteína): A ( d )RNA‐t (transportador) ‐ Códon A i ód‐ Anti‐códon Tradução (RNA-Proteína): A ( d )RNA‐t (transportador) ‐Montagem do RNA‐t ‐ Enzima: aminoacil‐tRNA‐sintetase = um enzima para cada aminoácido ‐ Essa enzima reconhece o aminoácido e o anti‐códon ‐ Aminoacil‐tRNA = RNA‐t + aminoácido Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos ‐ Códon A i ód‐ Anti‐códon Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos ‐ Complexo de RNA‐r e proteína‐ Complexo de RNA‐r e proteína ‐Maquinaria enzimática responsável pela tradução do RNA‐m em proteínas Constituída de 2 subunidades uma grande e uma pequena‐ Constituída de 2 subunidades = uma grande e uma pequena Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos Aminoacil‐tRNA Peptidil‐tRNA Q i t ti ã é Rib !‐ Quem sintetiza essa reação é o Ribossomo! Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos ‐ Quatro sítios de interação: 1) Interação com RNA‐m1) Interação com RNA m 2) Sítio A (aminoacil‐tRNA) 3) Sítio P (peptidil tRNA)3) Sítio P (peptidil‐tRNA) 4) Sítio E (saída do tRNA) Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos ‐ Quatro sítios de interação: 1) Interação com RNA‐m1) Interação com RNA m 2) Sítio A (aminoacil‐tRNA) 3) Sítio P (peptidil tRNA)3) Sítio P (peptidil‐tRNA) 4) Sítio E (saída do tRNA) Tradução (RNA-Proteína): ibRibossomos Tradução (RNA-Proteína): d d ãEtapas da Tradução 1) INICIAÇÃO 2) ALONGAMENTO 3) TERMINAÇÃO Tradução (RNA-Proteína): d d ã I i i ã ‐ A tradução se inicia com a ligação do RNA‐m à subunidade menor do Etapas da Tradução ‐ Iniciação A tradução se inicia com a ligação do RNA m à subunidade menor do ribossomo, e com o reconhecimento do códon iniciador (AUG) pelo RNA‐t correspondente (anti‐códon UAC, com aminoácido metionina). ‐ Em seguida estabelece‐se a ligação da subunidade maior. Tradução (RNA-Proteína): d d ã AlEtapas da Tradução ‐ Alongamento Tradução (RNA-Proteína): d d ã i ãEtapas da Tradução ‐ Terminação í d í d d ód d‐ A síntese da proteína termina quando surge no RNA‐m um dos códons de terminação (UGA, UAG,UAA), pois não há RNA‐t correspondente a esses códons. ‐ Se ligam ao fator de liberação ‐ O último RNA‐t liberta‐se do ribossomo liberando assim a proteína nascente.p Tradução (RNA-Proteína): d d ã i ãEtapas da Tradução ‐ Terminação Tradução (RNA-Proteína)
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