Síntese de Proteínas: Acoplada à Transcrição e no Citoplasma

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TRADUÇÃO
M a r
l i s e
B L G
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2 0 1
2
TRADUÇÃO (síntese de proteínas):
• ACOPLADA À TRANSCRIÇÃO EM PROCARIONTES
• NO CITOPLASMA DE EUCARIONTES
Vamos relembrar um 
pouquinho sobre 
proteínas antes de 
falarmos de sua síntese?
AMINOÁCIDOS NÃO-CONVENCIONAIS 
(raros em proteínas)
• 21 – Selenocisteína (códon UGA -
recodificação da tradução)
• 22 – Pirrolisina – usado somente por algumas 
arqueobactérias metanogênicas (códon UAG)
NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA PROTEÍNA:
OS TRÊS PAPÉIS DO RNA NA TRADUÇÃO
• mRNA: transporta a informação genética transcrita do 
DNA sob uma forma de uma série de seqüências 
trinucleotídicas (CÓDONS), cada uma especificando um 
certo aa
• tRNA: chave para decifrar os códons do mRNA; cada aa 
possui seu próprio conjunto de tRNAs, cada um com um 
ANTICÓDON complementar ao códon do mRNA
• rRNA: se associa a um conjunto de proteínas formando 
os ribossomos que catalisam a união dos aa sob a forma 
de cadeias polipeptídicas
Código 
genético
Código genético:
• Universal (com raras exceções)
• 64 códons possíveis (43)
• 61 códons determinam aa específicos
• 3 são códons de terminação (UAA, UAG e UGA)
• AUG = códon de iniciação e codifica para metionina
• GUG (bactérias) e CUG (eucariotos) podem ser 
utilizados como códons de início para metionina
• DEGENERADO (apresenta + de 1 códon que 
determina um mesmo aa)
• Fase (ou matriz) de leitura é a sequência de códons 
que vai do códon de iniciação até o códon de 
terminação
Fase ou matriz 
de leitura
Os códons do mRNA não reconhecem diretamente 
os aminoácidos que codificam 
A tradução do mRNA depende de moléculas 
adaptadoras que podem reconhecer e se ligar ao 
códon, e também, se ligar ao aminoácido
tRNA
tRNA
ATIVAÇÃO DO AMINOÁCIDO:
Aminoácido + ATP
Aminoácido ~ AMP + P ~ P
Aminoácido ~ AMP + tRNA
Aminoacil-tRNA + AMP
Aminoacil-tRNA 
sintetase
Aminoacil-tRNA 
sintetase
Estrutura da ligação aminoacil-tRNA
Ligação 
altamente 
energética
Tanto a união de um aa especTanto a união de um aa especTanto a união de um aa especTanto a união de um aa especíííífico com seu tRNA, fico com seu tRNA, fico com seu tRNA, fico com seu tRNA, 
catalisada pela aminoacilcatalisada pela aminoacilcatalisada pela aminoacilcatalisada pela aminoacil----tRNA sintetase, quanto o tRNA sintetase, quanto o tRNA sintetase, quanto o tRNA sintetase, quanto o 
pareamento do anticpareamento do anticpareamento do anticpareamento do anticóóóódon do tRNA com o cdon do tRNA com o cdon do tRNA com o cdon do tRNA com o cóóóódon do don do don do don do 
mRNA são fundamentais para a incorporamRNA são fundamentais para a incorporamRNA são fundamentais para a incorporamRNA são fundamentais para a incorporaçççção do aa ão do aa ão do aa ão do aa 
correto na protecorreto na protecorreto na protecorreto na proteíííína!na!na!na!
EDIÇÃO HIDROLÍTICA PELA SINTETASE
• Assegura que a aminoacil-tRNA sintetase ligue o aa 
correto a cd tRNA
• 1 erro a cd 40 mil acoplamentos
• aa correto tem > afinidade pela fenda do sítio ativo de 
sua sintetase
• Células podem conter menos de 61 tRNAs 
Por quê?
Capacidade de um único 
anticódon do tRNA reconhecer 
mais de um (mas não 
necessariamente todos) códon 
correspondente a um aminoácido
Pareamento não convencional de bases 
(OSCILANTE OU “WOBBLE”) na posição 3’ do 
mRNA e sua correspondente (5’) no anticódon
Bactérias têm 31 tipos
de tRNA
Humanos têm 497 genes
de tRNA e só 48 tipos 
de anticódons
OSCILAÇÃO
Ribossomos: “máquinas” de fazer proteínas (3 a 5 aa 
por segundo são unidos durante a síntese proteica em 
eucariontes e 20 aa/seg em procariontes!)
Sítios de ligação 
ao tRNA nos 
ribossomos
Ribossomos são ribozimas!Ribossomos são ribozimas!Ribossomos são ribozimas!Ribossomos são ribozimas!
• Os sítios de ligação aos tRNAs (A, P e E) são 
formados principalmente por rRNAs
• O sítio catalítico para a formação da ligação 
peptídica (atividade peptidil transferase) é
formado pelo RNA 23S
Estrutura dos rRNAs na subunidade > de um ribossomo bacteriano
A – Estrutura tridimensional dos rRNAs 5S e 23S
B – Diagrama da estrutura secundária rRNA 23S
Localização dos componentes proteicos (em dourado) na 
subunidade > do ribossomo bacteriano visto em 3 ângulos
Já pensou que 
neste exato 
momento você tem 
milhares de genes 
sendo transcritos e 
de mRNAs sendo 
traduzidos em 
proteínas??
Mecanismos de controle de qualidade para impedir a 
tradução de mRNAs prejudicados
Degradação do mRNA mediado por códon sem-sentido
tmRNA
Resgate do 
ribossomo 
parado em uma 
molécula de 
mRNA 
incompleta
(procariontes)
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
1)INÍCIO 
Procariontes
• Formação do complexo de iniciação de tradução
• Reconhecimento do códon de início 
• Ligação da subunidade ribossomal grande
• Envolve a subunidade menor, um tRNA iniciador 
(tRNAfMet), fatores de iniciação (IF-1, IF-2 e IF-3) 
e GTP
• Eucariontes
• Mais complexo; tRNA iniciador não é formilado; vários 
fatores de iniciação eucarióticos (eIFs)
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
2) EXTENSÃO OU ALONGAMENTO
(~ em pro e eucariontes)
• Ocorre com o auxílio de fatores de extensão
(EFs) 
• Entrada do aa-tRNA no sítio A, ligação peptídica 
(catalisada pela peptidiltransferase) e 
transferência da cadeia polipeptídica crescente de 
P para A, movimento (translocação) do ribossomo
• Entrada do aa-tRNA
ETAPAS DA SÍNTESE PROTÉICA
3) TÉRMINO
• Ocorre quando um códon de terminação é
alcançado, com o auxílio de fatores de liberação
Estrutura de um fator de liberação de tradução 
humano (eRFI, à esq.) e sua semelhança com um 
tRNA (à dir.)
Mimetismo molecular!
Polirribossomo
A MAIORIA DAS PROTEÍNAS É PRODUZIDA 
EM 20 SEGUNDOS A ALGUNS MINUTOS!
Para que a proteína seja útil à
célula, a nova cadeia 
polipeptídica deve:
• se dobrar sob uma conformação 
tridimensional ativa, com o 
auxílio de proteínas chamadas 
CHAPERONAS MOLECULARES
• ligar-se a algum co-fator
• ser modificada por enzimas
• associar-se com outras 
subunidades
...
Dobramento co-traducional da proteína
Cada domínio da 
proteína recém-
sintetizada 
adquire 
rapidamente o 
estado de 
“glóbulo 
maleável”. Em 
seguida o 
dobramento 
ocorre de forma 
mais lenta e por 
múltiplas vias, 
envolvendo 
frequentemente 
a ajuda de uma 
chaperona
Chaperonas moleculares da família Hsp70
Chaperonas moleculares da família Hsp60 
(chaperoninas)
Regiões hidrofóbicas expostas fornecem sinais críticos para o controle da 
qualidade da proteína
Dobramento 
correto sem 
auxílio
Dobramento 
correto com ajuda 
de chaperona 
molecular
Formas dobradas 
incompletamente 
digeridas no 
proteossomo
Aumento progressivo do tempo
Mecanismos celulares que controlam a qualidade da 
proteína após a síntese proteica
Agregado 
proteico
Proteossomo – complexo de proteases (máquina de 
destruição proteica)
A ubiquitina e a marcação de proteínas com cadeias múltiplas 
de ubiquitina
Produção das 
proteínas em 
eucariontes
Do DNA à proteína...