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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANAUNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICASDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DISCIPLINA: DISCIPLINA: BiologiaBiologia CelularCelular e Moleculare Molecular FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA FLUXO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA TRADUÇÃOTRADUÇÃO Profa. Lia d’Afonsêca P. de Miranda • Síntese histórica 1. Hipóteses (1955) - A informação do DNA estaria na forma de código (George Gamow) - Moléculas adaptadoras interagiam com o mRNA e os aminoácidos 1. O CÓDIGO GENÉTICO Código Genético – relação entre a sequência da bases no DNA e a sequência de aminoácidos na proteína (Francis Crick) 2. Decifrando o código (1961) - O código genético é lido em triplets (trincas) (Brenner e Crick) - Relação entre as combinações de nucleotídeos (codons) e os respectivos aminoácidos (Niremberg e Matthaei) Códon – trinca de bases que especifica um aminoácido - 1966 O código genético foi totalmente descoberto 1.1.1. O CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICO Características: Uma sequência de mRNA é decodificada em conjuntos de 3 nucleotídeos • Degeneração – um mesmo aminoácido codificado por mais de um códon existem códigos sinônimos tipos de degeneração (parcial ou total) o pareamento pode ser oscilante • Não ambiguidade – cada códon corresponde somente a um aminoácido • Universalidade – com poucas exceções, o código genético é o mesmo nos diversos organismos 1.1.1. O CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICO Características: Uma sequência de mRNA é decodificada em conjuntos de 3 nucleotídeos • Degeneração – um mesmo aminoácido codificado por mais de um códon existem códigos sinônimos tipos de degeneração (parcial ou total) o pareamento pode ser oscilante • Não ambiguidade – cada códon corresponde somente a um aminoácido • Universalidade – com poucas exceções, o código genético é o mesmo nos diversos organismos Pareamento oscilante Permite uma não-equivalência da terceira posição. Ocorre entre a terceira base do códon e a primeira base do anticódon 1.1.1. O CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICO Pareamento oscilante permitido Mantém a distância usual entre as riboses I = guanina desaminada 1.1.1. O CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICOO CÓDIGO GENÉTICO Características: Uma sequência de mRNA é decodificada em conjuntos de 3 nucleotídeos • Degeneração – um mesmo aminoácido codificado por mais de um códon existem códigos sinônimos tipos de degeneração (parcial ou total) o pareamento pode ser oscilante • Não ambiguidade – cada códon corresponde somente a um aminoácido • Universalidade – com poucas exceções, o código genético é o mesmo nos diversos organismos Aspectos da universalidade do Código : códons de iniciação e de terminação Hidrofobicidade Hidrofilicidade U← base central A← base central Usado eventualmente por E. coli (iniciador) Alterações no código genético em mitocôndrias Códigos Genéticos Alternativos Organismo Códon Significado usual Significado em mitocôndrias Comum UGA Terminação Triptofano Mamífero AG (AG) Arginina Terminação Mamífero AUA Isoleucina Met (iniciação) Drosophila AUA Isoleucina Met (iniciação) Levedura AUA Isoleucina Met (alongamento) Fonte Zaha et al, 2001 Utilização preferencial dos códons Levedura AUA Isoleucina Met (alongamento) Drosophila AGA Arginina Serina Levedura CUA Leucina Treonina Protozoários ciliados -Tetrahymena termophyla e Paramercium UAA e UAG são lidos como glutamina ao invés de serem códons de terminação 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS • As moléculas adaptadoras: tRNAs braço aceptor alça TψC alça D alça variável 75-85 pb Existência de, pelo menos , um tRNA para cada aa Terminal 3’ Terminal 5’ alça do anticódon variável Humanos - 48 tRNAs Bactérias – 31 tRNAs Alberts et al. 2010 A redundância nos códons do mRNA permite: A existência de mais de tRNA para muitos aa Que alguns tRNA possam parear com bases de mais de um códon 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Todos os tRNAs podem sofrer modificações químicas em suas bases. Uma base em cada 10, é uma versão modificada das bases convencionais. Formação de bases pouco usuais Alberts et al, 2010 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Ligação do tRNA ao aminoácido correspondente A ligação covalente do aminoácido ao tRNA correspondente ocorre por ação de enzimas aminoacil-tRNA sintetase (20) • ativação do aminoácido (aa) • formação do aminoacil tRNA Ligação de aa + ATP → aa-AMP + PPi aa-AMP + tRNA → aa-tRNA + AMP Alberts et al, 2010 Zaha et al, 2001 alta energia aminoácido adenilado Aminoacil tRNA 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Ação das enzimas aminoacil-tRNA sintetases Alberts et al, 2002 Eventos mostrando a seleção do triptofano (Trp) pelo códon UGG no mRNA Existe uma sintetase para cada um dos aminoácidos Ribossomos: “máquinas” de fazer proteínas Estrutura compacta de ribonucleoproteínas em de 2 subunidades • Assimétricos (região da base e da cabeça ou protuberância) • rRNA maior constituinte • Proteínas associadas ao rRNA (+ de 50 tipos ≠) • Presença de sítios ativos nas subunidades Alberts et al, 2002 EUCARIOTOS ≈82 proteínas + 4 moléculas de rRNA PROCARIOTOS 55 proteínas + 3 moléculas de rRNA Echerichia coli Mamíferos Ribossomo Subunidades Ribossomo Subunidades Menor Maior Menor Maior Velocidade de sedimentação 70S 30S 50S 80S 40S 60S Massa (kDa) 2.520 930 1.590 4.220 1.400 2.820 Ribossomos de Escherichia coli e células de mamíferos RibossomosRibossomosRibossomos Tipos de rRNA 16S 23S e 5S 18S 28S, 5,8S e 5S Proporção de RNA 66% 60% 70% 60% 50% 65% Número de proteínas 52 21 31 82 33 49 Proporção de proteínas 34% 40% 30% 40% 50% 35% Fonte:Zaha et al, 2001 Ribossomos de mitocôndrias e cloroplastos (semelhantes aos de procariotos) Sítios de ligação do RNA nos ribossomos 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Grande subunidade ribossomal Pequena subunidade ribossomal 3 sítios de ligação ao tRNA Estabelece a correspondência entre os tRNAs e os códons do mRNA Catalisa a formação das cadeias polipeptídicas Sítio A = aminoacil-tRNA Sítio P = peptidil-tRNA Sítio E = (exit) saída do peptídeo Outras fatores de ligação com o mRNA envolvidos na síntese protéica (IF, EF-Tu, EF-G) Estrutura de ribossomo procariótico Alberts et al, 20021 sítio de ligação ao mRNA ribossomal mRNA Iniciação em procariotos É que ocorra pareamento entre o ribossomo e o mRNA No mRNA de procariotos existe um sítio de ligação aos ribossomos (RBS) com 35 a 40 nucleotídeos � possui um códon de iniciação AUG (GUG ou UUG) � possui uma sequência de nucleotídeos parcialmente complementar a região 3’ do rRNA 16S . Essa sequência é também denominada RBS ou sequência de Schine Dalgarno. 5’.....AGGAGG...3’ RBS do mRNA5’.....AGGAGG...3’ RBS do mRNA 3’.....UCCUCC...5’ rRNA 16S (subunidade menor) mRNA5’ ……AGGAGG XXXXXXXAUG…..3’ proteína Met Sítios de ligação aos ribossomos Alongamento da cadeia polipeptídica no ribossomo 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESEDE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Etapa 1 – uma molécula de aminoacil-tRNA se liga ao ribossomo no sítio A, pareando com o codon exposto no sítio Etapa 2 – formação de nova ligação peptídica entre os aminoácidos dos sítios P e A (peptidil transferase). Etapa 3 – a subunidade ribossomal grande realiza movimento de translocação em relação a subunidademovimento de translocação em relação a subunidade pequena. Etapa 4 – a subunidade pequena sofre translocação carregando seu tRNA a uma distância de três nucleotídeos Repetição do ciclo de etapas a cada aa inserido Iniciação da síntese protéica em eucariotos • tRNA iniciador (metionina) + fatores de iniciação + subunidade menor • verificação da cauda poli-A • O ribosso reconhece o mRNA por sua sequência líder (Cap 5’) • O tRNA move-se até o códon de iniciação (AUG) e dissociação dos fatores de iniciação • Acoplamento da subunidade maior Hidrólise de GTP não mostrada • Ligação de aminoacil tRNA • Inicia-se o alongamento 2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS2. A SÍNTESE DE PROTEÍNAS Terminação da síntese proteíca Códons de terminação (UAA, UAG ou UGA) Ligação do fator de liberação ao sítio A Alteração da atividade da peptidil- transferase noAlteração da atividade da peptidil- transferase no ribossomo fazendo com que catalise a adição de uma molécula de água Liberação do terminal carboxila das proteína em formação Dissociação das unidades ribossomais Polirribossomos Duração da síntese protéica: 20 segundos a alguns minutos Distância entre os ribossomos ≈ 80 nucleotídeos Ocorrem em procariotos e eucariotos Conjunto de diversos ribossomos citoplasmáticos traduzem simultaneamente uma molécula de mRNA Chaperonas ajudam a conduzir o dobramento de proteínas As chaperonas moleculares são denominadas proteínas de choque térmico (Hsp, heat-shock proteins) Estrutura e função da família Hsp60 (chaperoninas) Degradação de proteínas célula Regulação enzimática da quantidade da proteína e do seu tempo de vida na célula Via proteolítica O papel da ubiquitina na seleção das proteínas a serem destruídas em eucariotos Enzimas de ubiquitinação: - E1 –ativadora da ubiquitina Proteossomos – grandes complexos de enzimas proteolíticas - E1 –ativadora da ubiquitina - E2 – transportadora da ubiquitina - E3 - ligase Sítios ativos das proteases Complexo em quepe Degradação de proteínas em proteossomos O fluxo da informações genética Dogma Central da Biologia DNA RNA PROTEÍNADNA RNA PROTEÍNA Os ácidos nucleicos só exercem sua função dentro desse fluxo de informações através da interação com proteínas http://www.teliga.net/2010/08/aspectos-gerais-da-sintese-de-proteinas.html
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