Biossíntese de Polipeptídeos e Código Genético

Prévia do material em texto

Transcrição da aula – Tradução (Biossíntese de polipeptídeos em 
procariotos e Código genético) 
Revisão rápida sobre transcrição: 
A transcrição é realizada por uma RNA polimerase, baseada em complementariedade. 
Diferente do DNA a fita de RNAm não fica ligada, ela é prontamente liberada. 
Se essa fita ficar exposta ao citosol pode haver um pareamento formando um grampo, pode 
ser alvo de enzimas que modificam esse DNA... Então no processo de transcrição, a partir do 
momento em que o RNA passa a ser exposto, ribossomas reconhecem essa fita de RNA 
mensageiro e se ligam a ela. O RNA mensageiro fica coberto por ribossomos que já fazem ali 
mesmo a síntese de proteínas (ação simultânea). Esse processo é diferente em eucariotos. 
Existem várias cópias de RNAm que são produzidas simultaneamente. 
Na transcrição tem-se a fita codificadora (que vai ser a fita lida/reconhecida pela RNA 
polimerase e o RNAm é complementar a essa fita codificadora). 
Nessa fita codificadora tem-se uma região que é reconhecida pela RNA polimerase 
(especialmente pelo fator sigma) que é chamada de promotor. Esse promotor ele 
normalmente está cerca de 10 a 35 pb anterior aquilo que de fato vai ser convertido em RNAm 
(onde o promotor de liga não é convertido em RNAm, pois é um sítio de ancoramento). 
Então na elongação da transcrição existe uma das fitas é desconsiderada (fita codificadora) e 
somente a outra fita é utilizada como molde (fita molde) para o RNAm. A fita que vai ser 
transcrita vai ser similar a fita codificadora, mas ao invés de desoxirribonucleotídeos vai ter 
ribonucleotídeos e também terá a mudança nas pirimidinas. 
Agora começa a tradução 
A memória genética (os elementos de codificação presentes em um RNA) eles são baseados 
em 4 possibilidades, que são o “alfabeto” dos 4 nucleotídeos. No entanto, os peptídeos (as 
proteínas) são baseados em um “alfabeto” de 20 diferentes moléculas (aminoácidos). 
Qual é a estrutura que liga o RNAm ao peptídeo? 
RNAt é a molécula que liga código genético e transcrição de proteínas. 
Para que isso aconteça, ou seja, para que o RNAt funcione corretamente são necessárias 
enzimas chamadas Aminoacil RNAt sintetases. 
Representação esquemática de um RNA monocistrônico: 
 
Um grampo promove desligamento da RNA polimerase do DNA e a transcrição é interrompida 
(na terminação Rho independente). 
De todas as informações contidas no RNAm, só serão convertidos em proteínas os códons que 
ficam entre o códon iniciador e o códon de terminação – ORF 
E o que é exatamente a RBS ou Região de Shine Dalgarno? 
Antes do Start Códon uma sequência específica se alinha ao ribossoma, favorecendo a 
interação entre o RNAr e o RNAm (RBS – Ribossome Binding Site). 
Essa região ela tem uma sequência de purinas (GGAGG) que formam ligações que são 
complementares a uma região do RNA 16S (RNAr). 
Quanto maior for a complementariedade entre estas sequencias (RBS) do RNAm e do RNAr 
maior será a frequência de tradução de um determinado RNAm transcrito. 
O RNAt – transportador: 
Existem vários tipos de RNAt, cada um para cada aminoácido específico e que interagem com 
um códon também específico. 
No entanto, ainda que as sequencias dos RNAt variem, todos têm em comum as seguintes 
características: 
• Final da sequência 5’-CCA-3’ – é o ponto onde a aminoacil tRNA sintetase acopla o 
aminoácido ao RNAt específico 
• Presença de várias bases incomuns na estrutura primária - não são essenciais para a 
função, mas se não estiverem presentes diminui a taxa de crescimento da célula. 
Extremidade 3’OH e anticódon são bastante críticos para a produção de proteínas, porque o 
anticódon vai ser a sequência que vai interpretar o códon que está na sequência de RNAm (vai 
fazer a complementariedade) e quando isso ocorrer a extremidade 3’OH tem que estar ligada 
a um peptídeo. Para cada anticódon 1 aminoácido. 
 
A haste do anticódon fica pontiaguda, para poder entrar na área apropriada do ribossoma e o 
terminal 3’ fica bem disponível para receber e carregar o aminoácido. 
A aminoacil tRNA sintetase carrega o tRNA com um aminoácido em duas etapas: 
 
a) A reatividade do aminoácido é ativada pela adição de um AMP (adenililação); 
b) O aminoácido adenililado, que permanece ligado à sintetase, reage com o terminal 
CCA 3’ do RNAt. 
Obs.: Para cada um dos 20 aminoacidos há uma aminoacil tRNA sintetase dedicada a 
adicionar-lhe ao respectivo RNAt. 
Em procariotos, a tradução ocorre no mesmo ambiente e praticamente simultânea à 
transcrição. 
Um ribossoma ligado a cada 80 nucleotídeos. 
O ribossoma 
Formado por RNAr e proteínas ribossomais; 
A estrutura ribossoma é formada por dois módulos independentes que são o RNA 50S 
(composto por proteínas e duas cadeias de RNA estrutural – molécula maior) e RNA 30S (tem 
uma série de proteínas e uma sequência de RNA 16S – molécula menor); 
S – É uma unidade de velocidade de sedimentação por centrifugação (de Sveldberg). Quanto 
maior o valor de S, maior a velocidade de sedimentação. 
Qual é a parte do ribossoma que faz reconhecimento do RNAm? 
R: A unidade 30S. Então a unidade 50S é utilizada para fazer proteína. 
 
O mRNA 16S interage com o ribossoma de forma que o códon iniciador AUG fique na posição 
correspondente ao sítio P – é neste ponto que será anexada a primeira metionina formilada 
que inicia a síntese de todas as proteínas. 
Iniciação da tradução: 
- Ribossoma fica dissociado quando não está envolvido na síntese de proteínas; 
- IF-3 (Fator de Iniciação 3) previne que a subunidade 50S se ligue à 30S antes que o Complexo 
de Iniciação 30S esteja pronto; 
- IF-2 é uma GTPase que vai facilitar a incorporação do RNAt carreando formil Metionina 
(fMet). IF-2 liga-se à subunidade 30S juntamente com IF-1 (que por sua vez previne que o sítio 
A seja ocupado por tRNAs antes que o ribossoma esteja completo); 
- A fração 30S do ribossoma é recrutada pela RBS de um RNAm. Neste acoplamento, o IF3 sai e 
o códon AUG fica exatamente sobre o sítio P e possibilita o acoplamento do RNAt carreando 
fMet – está formado o Complexo de Iniciação 30S; 
- O GTP de IF-2 fica posicionado próximo ao “Factor Binding Site” no RNAr50s e se hidrolisa, 
reduzindo sua afinidade pelo ribossoma; 
- IF -1 e IF-2 deixam o sítio A, e o ribossoma fica pronto para a síntese de peptídeos (Complexo 
de iniciação 70S). 
Alongação da tradução: 
 
 
Alongamento da tradução – A importância do EF-Tu 
• O Fator de Alongação (Elongation Factor) EF-Tu acoplado a GTP é parte de um mecanismo 
que a célula tem para evitar pareamento incorreto entre códon e anticódon no processo de 
elongação. 
• O EF-Tu-GTP fica acoplado ao RNAt carregado. No momento em que este se liga ao sítio A, se 
o pareamento for correto, o GTP é hidrolisado a GDP (posiciona-se adequadamente junto ao 
Factor Binding Site) e a energia liberada ajuda a girar o acomodar o RNAt, acomodando o 
aminoácido numa posição mais favorável para a ligação peptídica. 
• Se o pareamento for incorreto a hidrólise não ocorre e o RNAt carregado com o aminoácido 
tende a se dissociar do ribossomaantes que haja a ligação peptídica. 
E como o Ribossoma se desloca? 
Após a ligação peptídica ocorrer, o espaço livre no sítio A é ocupado por uma proteína 
chamada EF-G-GTP. 
O contato de EF-G-GTP com o sítio ligador de fatores (Factor Binding site) leva à hidrólise de 
GTP a GDP 
Ligada a GDP a proteína muda de conformação e se expande em direção ao sítio onde o 
anticódon do tRNA anterior estava ligado. 
Isso desloca a ligação do tRNApeptidil do sítio A, empurrando também o tRNA vazio ao sítio E. 
Terminação da tradução 
• A síntese de um peptídeo é interrompida quando no sítio A do ribossoma ficar expostoum 
códon de RNAm para o qual não há RNAt que o reconheça (não há anticódon compatível). 
• Neste caso o códon do RNAm é reconhecido por proteínas chamadas Release Factors (RF) ou 
Fatores de Liberação, que tem uma região específica de 3 aminoácidos que atuam como se 
fossem anticódons, reconhecendo as sequencias específicas que sinalizam o final da tradução. 
• Há dois tipos de RF que atuam consecutivamente: 
– Classe I (RF1 e RF2) – Mimetizam RNAt e entram do sítio A. A partir da ligação de um 
RF de classe I no sítio A, é ativada a hidrólise do peptídio do sítio P. Em procariotos RF1 
reconhece UAA e UAG e RF2 reconhece UAA e UGA. 
 – Depois disso o Release Factor 3 (RF3 – de classe II), atua para a remoção do RF1 (ou 
RF2) do sítio A. Isso ocorre em 3 etapas. 
• RF3 solúvel está na forma de GDP. 
• Quando se liga a RF1 ou RF2 e o peptídeo é clivado, este GDP é fosforilado a 
GTP. Na forma de GTP a conformação do RF-3 tem alta afinidade pelo 
ribossoma, e isso desloca o RF1 (ou RF-2) 
• Esta mudança também reposiciona o RF3GTP no “Factor Binding Center”, 
que por sua vez induz nova hidrólide de GTP a GDP, novamente reduzindo a 
afinidade da molécula pelo ribossoma e levando à sua liberação. 
• Depois disso, com o sítio A livre todo o complexo Ribossoma – RNAm – RNAt se desfaz, com 
o auxílio de uma proteína RRF (Ribossome Recicling Factor) e EF-G-GTP. 
- O Fator de Reciclagem de Ribossoma (RRF, Ribossome Recicling Factor), interage com 
o sítio A vazio depois do desligamento do peptídeo 
- O RRF tem estrutura que remete ao RNAtransportador posicionado para a 
transpeptidação. 
- EF-G liga-se ao RRF no sítio A 
- Nesta ligação, o GTP do EF-G fica próximo ao Factor Binding Center e é hidrolisado a 
GDP. 
- Muda de conformação deslocando RRF para o sítio P 
- Isso leva à liberação de RRF e EF-G, desmonte do ribossoma e entrada de IF3 na 
subunidade 30S. 
Revisando... 3 regras governam o código genético 
1. Códons devem ser lidos de 5’para 3’e geram peptídeos no sentido N-terminal para C-
terminal 
2. A sequência deve ser lida de forma contínua, sem buracos ou sobreposições 
3. A mensagem pode ser lida de três diferentes quadros de leitura (reading frames) 
dependendo da posição do códon iniciador em relação à sequência que o segue (é o start 
codon que determina o início, e, portanto, todos os quadros de leitura de um gene).