Aula 7 - Tradução

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Tradução
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Metabolismo das Proteínas
PROTEÍNAS:
Produtos finais das vias de informação;
Sintetizadas em resposta ás necessidades da célula;
Síntese absorve 90% da energia química usada pela célula;
Sintetizadas em velocidade extremamente altas.
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Tradução:
Processo total da síntese de proteínas guiada pelo mRNA.
A seq. de aa de uma proteína é definida por uma seq. linear de trinca de códons;
1º códon janela de leitura onde um novo códon começa a cada 3 nucleotídeos.
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Código Genético:
Relação entre a seq. de bases no DNA e a seq. correspondente de aa na proteína.
Encontra-se na forma de triplets chamados códons;
Existem 20 aminoácidos diferentes na composição das células.
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Características do código genético:
Degeneração: um mesmo aa pode ser codificado por vários códons diferentes.
Não ambigüidade: cada códon corresponde somente a um aa.
Universalidade: c/ raras exceções, ele é o mesmo nos mais diversos organismos, desde a bactéria até o homem.
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Código Genético
Existem 64 códons;
3 não codificam aa: UAA, UGA e UAG (sinais de terminação);
61 especificam aa (61 p/ 20 aa, então muitos aa são codificados por mais de um códon);
Leucina, serina e arginina  6 códons cada. Excetuando-se metionina e triptofano, todos os outros aa são representados por mais de um códon.
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Código Genético
Códons contendo A (purina) como base central codificam os aa mais hidrofílicos, enquanto que códons contendo U (pirimidina) codificam os mais hidrofóbicos.
Um mínimo de 32 tRNAs são requeridos p/ traduzir os 61 códons.
Os vários códons que especificam um aa diferem na sua 3ª base (menos rígido - pareamento oscilante).
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tRNA
Relativamente pequenos;
Fita simples de RNA enrolada numa estrutura em forma de trevo;
Possui de 73 a 93 nt.;
Há pelo menos uma espécie de tRNA p/ cada aa; alguns há 2 ou mais tRNA específicos.
8 ou mais nt. de todos os tRNA possuem bases modificadas não usuais.
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tRNA
A maioria possui um resíduo de guanilato na extrem. 5’ e todos possuem a seq. CCA na extremidade 3’.
Semelhante/ a forma de trevo c/ 4 braços os tRNAs maiores possuem um 5º braço curto ou extra. A estrututura tridimensional atual de um tRNA parece mais c/ um L torcido.
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tRNA
2 braços de um tRNA são críticos p/ a função de adaptação: 
1- braço do aa que transporta um aa específico.
2-Braço anticódon que contém o anticódon.
Os outros braços são: braço DHU ou braço diidrouridina, braço TC (contém ribotimidina –T e a pseudouridina-). As suas funções ainda não foram determinadas.
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tRNA
Cada molécula de tRNA deve ser reconhecida por uma, de um grupo de enzimas chamadas de aminoacil-tRNA sintetases;
Cada enzima é capaz de adicionar um dos 20 aminoácidos a este tRNA.
Uma vez que o aminoácido correto está ligado, o tRNA reconhece o códon no mRNA e adiciona seu aminoácido ao polipeptídeo nascente. 
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rRNA 
Cél. E. coli 15.000 ou mais ribossomos = ¼ peso seco da célula;
	Ribossomos bacterianos: 65% rRNA e 35% proteínas;
Coef. sedimentação: 70S. Consiste de 2 subunidades de tamanho desiguais;
Maior: 50S (rRNA 5S, rRNA 23S e 34 proteínas)
Menor: 30S (rRNA 16S e 21 proteínas);
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rRNA
As proteínas são designadas por nº. Na subunidade maior : L1a L34 (L de “large”); na subunidade menor: S1 a S 21 (S de “small”).
Os rRNAs parecem funcionar como uma estrutura onde as proteínas ribossômicas se ligam;
As 2 subunidades possuem formas irregulares encaixando-se de forma que uma fenda é forma da entre elas por onde passa o mRNA a medida que o ribossomo se move.
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rRNA
	Ribossomos das células eucarióticas:
Maiores e mais complexos;
Coef. Sedimentação: 80S;
60S (rRNA de 5S, 5.8S e 28S + 49 proteínas).
40S (rRNA 18S + 33 proteínas).
*Os ribossomos de bactérias já têm suas estruturas bem esclarecidas, tendo sido determinada sua forma e a localização de várias das suas proteínas constituintes.
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Síntese Protéica
Todas as proteínas de procariotos e eucariotos começam c/ um mesmo aa – a metionina, cujo código é AUG;
Um mRNA não é traduzido do seu início ao fim. A tradução começa e termina em pontos internos da molécula que são determinados pelos códigos de iniciação e terminação;
Códons de terminação: UAA, UGA e UAG.
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Síntese Protéica
Envolve as seguintes etapas:
Ativação dos aminoácidos;
Iniciação;
Alongamento;
Terminação e liberação;
Enrolamento e processamento.
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Síntese Protéica
As enzimas e reações da síntese protéica:
As aminoacetil-tRNA sintetases
Estas enz. ligam os aa corretos aos seus tRNAs;
20 aa são esterificados aos seus correspondentes tRNAs;
Em geral há uma aminoacil-tRNA sintetase p/ cada aa.
				 		
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Síntese Protéica
A aminoacilação do tRNA realiza 2 tarefas:
Ativação do aa a um tRNA p/ a formação da ligação peptídica;
Ligação do aa a um tRNA adaptador que direciona sua colocação dentro de um polipeptídio em crescimento.
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Mas afinal, como a aminoacil-tRNA sintetase distingue um tRNA do outro???
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	As posições em azul são as mesmas em todos os tRNAs e, portanto não podem ser usadas para discriminar uns dos outros. Outras posições são pontos de reconhecimento para uma (laranja) ou mais (verde) aminoacil-tRNA sintetase.
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O quê é o segundo código genético?
A relação entre a aminoacil-tRNA sintetase e o tRNA.
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Tradução
DNA guarda as informações para a síntese proteíca;
RNA leva estas informações para o citoplasma, local onde ocorre efetivamente a síntese das proteínas;
A ordem dos aminoácidos ao longo da cadeia protéica determina a função desta nova proteína; portanto o mecanismo que mantém esta ordem durante a síntese é crítico.
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Tradução
A síntese protéica ocorre de modo semelhante em todas as células (procarioto e eucarioto).
Três tipos de RNA desempenham um papel cooperativo; 
RNA mensageiro codifica a informação genética (contida no DNA), sob a forma de uma sequência de bases que por sua vez especifica uma sequência de aminoácidos.
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Os códons diferentes para um mesmo aminoácido são chamados de sinônimos, e o código é dito degenerado, o que significa que há redundância. 
Todas as proteínas de procariotos e eucariotos começam com um mesmo aminoácido - a metionina, cujo códon é AUG. Mas, a metionina de iniciação de procariotos apresenta um grupamento formil ou seja é formilada.
Um mRNA especifica uma cadeia linear precisa de aminoácidos em uma proteína e também sinaliza onde começar e onde parar a síntese da cadeia polipeptídica.
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Iniciação (Procariotos)
Em bactérias, o local de iniciação é marcado por uma pequena sequência de nucleotídeos.
Esta sequência, chamada Shine-Dalgarno, é complementar a uma sequência próxima da extremidade 3' do rRNA 16S (subnidade pequena ribossomal).
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Iniciação (Procariotos)
Esta sequência coloca o códon de iniciação AUG (ou GUG) na posição correta para que a tradução se inicie. 
Sequência Shine-Dalgarno
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Iniciação (Procariotos)
Esta sequência coloca o códon de iniciação AUG (ou GUG) na posição correta para que a tradução se inicie. 
Sequência Shine-Dalgarno
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Iniciação (Procariotos)
As Seqüências Shine-Dalgarno pareiam com uma seqüência próxima da extremidade 3’ do rRNA 16S:
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Iniciação (Procariotos)
	Primeiro evento do estágio de iniciação é a ligação de uma molécula de metionina ao terminal 3' de uma molécula de tRNAmet pela aminoacil-tRNA sintetase específica 
 ATIVAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS (ocorre no citosol);
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Iniciação (Procariotos)
Há, pelo menos, dois tipos de tRNAmet, mas apenas um deles, chamado tRNAimet pode iniciar a síntese proteica.
A mesma aminoacil-tRNA sintetase pode incorporar metionina a outros tRNAs, que adicionam metionina ao meio da cadeia polipeptídica, mas apenas metionil-tRNAimet pode se ligar à subunidade pequena do ribossomo para iniciar a síntese protéica.
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Iniciação (Procariotos)
Em bactérias,o aminogrupo de metionina do metionil-tRNAimet é modificado pela adição de um grupo formil é, às vezes, referido como N-formilmetionil-tRNAimet.
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Iniciação (Procariotos)
A energia necessária aos diferentes passos da síntese proteica é fornecida pela hidrólise de GTP. Neste caso, GTP é necessário para o posicionamento correto do códon AUG na subunidade ribossômica. 
A mistura de N-formilmetionil-tRNAifmet , mRNA e as subunidades ribossômicas 30S e 50S não é suficiente para a iniciação.
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Iniciação (Procariotos)
Pelo menos três proteínas que se ligam fracamente aos ribossomos, chamadas IF1, IF2 e IF3 (IF = "initiation factor"), devem estar presentes.
Iniciação (Procariotos):
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Iniciação (Procariotos)
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Elongação (Procariotos)
	1ª etapa de Elongação (procariotos)
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	2ª etapa de Elongação (procariotos)
Elongação (Procariotos)
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	3ª etapa de Elongação (procariotos)
Elongação (Procariotos)
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Terminação (Procariotos)
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Terminação (Procariotos)
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Terminação (Procariotos)
RF1: UAA e UAG
RF2: UAA e UGA
RF3: função não estabelecida.
 
Acredita-se que libere a subunidade ribossômica.
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Polissomos
Os polissomos permitem a tradução rápida de uma mensagem única:
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Polissomos
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Transcrição e Tradução
Em procariotos, a transcrição e a tradução são acopladas
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Síntese Protéica (Eucariotos)
Iniciação
Sinal de iniciação  extremidade 5’ do mRNA envolvendo o reconhecimento do “cap” seguido da localização da sequência AUG.
Existe uma multiplicidade de fatores de iniciação (eIFs- pelo menos 9 fatores) com participações semelhantes aos de procariotos.
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Iniciação (Eucariotos)
CBPI (“cap binding protein”) se liga ao cap 5’ do mRNA e facilita a formação de um complexo entre o mRNA e a subunidade 40S. O mRNA é então explorado p/ localizar o 1o códon AUG.
Vários fatores de iniciação adicionais são requeridos nesta reação de exploração e na montagem do complexo de iniciação 80S onde o Met-tRNAmet de iniciação e o mRNA estejam ligados e prontos p/ proceder o alongamento.
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Alongamento (Eucariotos)
Muito semelhante aos procariotos.
Existem 3 fatores de alongamento chamados de eEF1, eEF1 e eEF2 possuindo funções análogas aos fatores de alongamento bacterianos EF-Tu, EF-TS e EF-G respectivamente.
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Terminação (Eucariotos)
Um único fator de liberação chamado eRF reconhece todos os 3 códons de terminação.
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Inibição da Síntese Protéica
A síntese das proteínas pode ser inibida por:
Antibióticos e toxinas de ocorrência natural.
Síntese de proteínas: alvo primário de uma longa variedade de antibióticos e toxinas.
As diferenças entre a síntese de proteínas bacterianas e eucarióticas são suficientes p/ que a maioria desses compostos sejam relativamente inócuos às células eucarióticas
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Inibição da Síntese Protéica
Tetraciclinas: inibem a síntese das proteínas nas bactérias bloqueando o sítio A no ribossomo, inibindo a ligação do aminoacil-tRNAs;
Cloranfenicol: inibe a síntese de proteínas dos ribossomos bacterianos bloqueando a transferência do peptídio, mas não afeta a síntese de proteínas citosólicas em eucariotos;
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Inibição da Síntese Protéica
Estreptomicina e gentamicina: ligam-se à subunidade ribossomal 30S, bloqueando-a e promovendo erros na leitura do mRNA. Interferem com a formação do complexo de iniciação. 
Tetraciclina: liga-se à subunidade ribossomal 30S (sítio A), impedindo a ligação do aminoacil-tRNA. 
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Inibição da Síntese Protéica
Cloranfenicol: liga-se à subunidade ribossomal 50S e inibe a ligação do tRNA e da peptidil transferase, inibindo a elongação.
 
Eritromicina: liga-se à subunidade ribossomal 50S e inibe a elongação.
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Inibição da Síntese Protéica
Estreptomicina: provoca erro de leitura no código genético na bactéria.
Toxina diftérica: inativa o fator de alongamento eEF2 eucariótico.
Ricina: inativa a subunidade 60S dos ribossomos eucarióticos.
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Será o fim?
E se isso tudo não fosse regulado?
Preparem-se!
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