Biossíntese de Aminoácidos e Proteínas

Prévia do material em texto

BIOSSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS
As vias Biossintéticas que levam à produção de aminoácidos e nucleotídeos compartilham uma característica: a necessidade de nitrogênio. O glutamato e a glutamina são doadores de nitrogênio de uma ampla gama de reações Biossintéticas. 
BIOSSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS
Todos os aminoácidos são derivados de intermediários da glicólise, do ciclo do ácido cítrico ou da via das pentoses-fosfato. O nitrogênio entra nessas vias por meio do glutamato ou glutamina. Dez dos aminoácidos estão a apenas um ou a poucos passos dos metabólitos comuns dos quais são derivados. Já a via para os aminoácidos aromáticos é mais complexa. 
Os organismos variam muito em sua capacidade de sintetizar os 20 aminoácidos comuns. Enquanto a maior parte das bactérias e plantas pode sintetizar a maior parte deles – geralmente aqueles com vias de síntese mais simples. Esses são os aminoácidos não essenciais, não necessários na dieta. Os demais, os aminoácidos essenciais, devem ser obtidos por meio dos alimentos. 
TABELA: Famílias biossintéticas dos aminoácidos, agrupadas de acordo com o precursor metabólico
α-Cetoglutarato: Glutamato; Glutamina; Prolina; Arginina
Piruvato: Alanina; Valina*; Leucina*; Isoleucina*
3-Fosfoglicerato: Serina; Glicina; Cisteína
Fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato: Triptofano*; Fenilalanina*; Tirosina†
Oxaloacetato: Aspartato; Asparagina; Metionina*; Treonina*; Lisina*
Ribose-5-fosfato: Histidina*
*Aminoácidos essenciais em mamíferos.
Plantas e bactérias produzem enxofre reduzido necessário para a síntese de cisteína a partir de sulfatos do ambiente. Os mamíferos sintetizam cisteína a partir de dois aminoácidos: a metionina oferece o átomo de enxofre e a serina fornece o esqueleto de carbono. 
A biossíntese de aminoácidos está sob regulação alostérica. 
No caso da síntese de aminoácidos, a regulação ocorre por retroalimentação da primeira reação, pelo produto final da via. Em bactérias, tal modulação alostérica da síntese dos aminoácidos contribui para o ajuste, minuto a minuto, da atividade da via às necessidades da célula. Podem ser: inibição orquestrada, multiplicidade enzimática e inibição sequencial por retroalimentação.
METABOLISMO DAS PROTEÍNAS:
O metabolismo refere-se ao conjunto de reações bioquímicas que controla a síntese e a degradação de substâncias no nosso organismo.
As proteínas são os produtos finais da maioria das vias de informação. A toda hora, uma célula típica requer milhares de proteínas diferentes, as quais precisam ser sintetizadas em resposta às necessidades da célula naquele momento, transportadas (direcionadas) para seus locais apropriados na célula e degradadas quando não mais se fizerem necessárias. Muitos dos componentes e mecanismos básicos utilizados pela maquinaria de síntese proteica são notavelmente bem conservados em todas as formas de vida, de bactérias a eucariotos.
Para se ter uma ideia do quanto a síntese de proteínas é importante para a célula, considere os recursos celulares destinados a esse processo. A síntese proteica chega a consumir 90% do total de energia utilizada por uma célula para reações biossintéticas. Apesar da grande complexidade do processo de síntese proteica, as proteínas são produzidas de forma extraordinariamente rápida.
O processo geral da síntese proteica dirigida por mRNA é com frequência chamado simplesmente de tradução.
Um códon é um triplete de nucleotídeos que codifica um aminoácido específico. A tradução ocorre de forma tal que esses tripletes de nucleotídeos são lidos de maneira sucessiva e sem sobreposição. Um primeiro códon específico na sequência estabelece a fase de leitura, na qual, a cada três resíduos de nucleotídeos, inicia-se um novo códon.
Vários códons apresentam funções especiais. O códon de iniciação AUG é o sinal mais comum para
o início de um polipeptídeo em todas as células, além de codificar resíduos Met nas posições internas dos polipeptídeos. Os códons de parada (UAA, UAG e UGA), também denominados códons de término ou códons sem sentido, geralmente sinalizam o fim da síntese de polipeptídeos e não codificam qualquer aminoácido conhecido. 
Em uma sequência aleatória de nucleotídeos, 1 a cada 20 códons em cada fase de leitura é, em média, um códon de parada. Geralmente, uma fase de leitura sem um códon de parada entre 50 ou mais códons é considerada uma fase de leitura aberta (ORF, de open reading frame). Longas fases de leitura aberta geralmente correspondem a genes que codificam proteínas.
Uma característica intrigante do código genético é que um aminoácido pode ser codificado por mais de um códon, de modo que o código é considerado degenerado. Isso não significa que o código seja falho: apesar de um aminoácido possuir um ou mais códons, cada códon codifica apenas um aminoácido. A degeneração do código não é uniforme. Enquanto a metionina e o triptofano têm, cada um, apenas um
códon, três aminoácidos (Arg, Leu, Ser), por exemplo, têm seis códons cada, cinco aminoácidos têm quatro, a isoleucina tem três, e nove aminoácidos têm dois.
Os RNAs transportadores pareiam com códons do mRNA em uma sequência de três bases no tRNA denominada anticódon. A primeira base do códon no mRNA (lido na direção 5’-3’) pareia com a terceira base do anticódon.
Entretanto, os anticódons em alguns tRNA incluem o nucleotídeo inosinato (designado como I), o qual contém uma base incomum, a hipoxantina. O inosinato pode formar ligações de hidrogênio com três nucleotídeos diferentes (U, C e A) embora esses pareamentos sejam muito mais fracos do que as ligações de hidrogênio do pareamento de bases G‚C e A“U de Watson-Crick.
A análise desse e de outros pareamentos códon-anticódon levou Crick a concluir que a terceira base da maioria dos códons pareia de maneira mais frouxa com a base correspondente do anticódon; a terceira base desses códons (e a primeira base dos seus anticódons correspondentes) “oscila”. Crick propôs uma série de quatro relações, chamada de a hipótese da oscilação.
A base oscilante (ou terceira base) do códon contribui para a especificidade, mas, como ela pareia de forma frouxa com sua base correspondente no anticódon, ela permite uma dissociação rápida entre o tRNA e seu códon durante a síntese proteica.
RESUMO
- A sequência específica de aminoácidos de uma proteína é construída ao longo da tradução da informação contida no mRNA. Esse processo é realizado pelos ribossomos. 
- Os aminoácidos são especificados pelos códons do mRNA, os quais consistem em tripletes (trincas) de nucleotídeos. A tradução requer moléculas adaptadoras, os tRNAs, que reconhecem os códons e inserem os aminoácidos de maneira sequencial apropriada no polipeptídeo.
- As sequências das bases dos códons foram deduzidas a partir de experimentos empregando mRNAs sintéticos de composição e sequência conhecidas.
- O códon AUG sinaliza o início da tradução. Os tripletes UAA, UAG e UGA sinalizam a terminação.
- O código genético é degenerado: ele tem múltiplos códons para a maioria dos aminoácidos.
- O código genético padrão é universal em todas as espécies, apresentando pequenas alterações nas mitocôndrias e em alguns organismos unicelulares. As variações ocorrem em padrões que reforçam o conceito de um código universal.
- A terceira posição em cada códon é bem menos específica do que a primeira e a segunda, e é chamada de oscilante (inosinato).
- O código genético é resistente aos efeitos das mutações sem sentido.
- A mudança de fase de leitura da tradução e a edição do RNA afetam a maneira como o código genético é lido durante a tradução.
SÍNTESE PROTÉICA
A síntese de biomoléculas poliméricas envolve os estágios de início (ou iniciação), alongamento e término (ou terminação), acompanhados por dois estágios adicionais: a ativação de precursores, anterior à síntese,
e o processamento pós-sintético do polímero completo.
Conceitos importantes:
O ribossomo é uma complexa máquina supramolecular: Os ribossomos bacterianos contêm cerca de 65%
de rRNA e 35% de proteína; elestêm um diâmetro de aproximadamente 18 nm e são compostos de duas subunidades diferentes, com coeficientes de sedimentação de 30S e 50S e um coeficiente de sedimentação combinado de 70S. O ribossomo bacteriano é complexo, com um peso molecular combinado de ,2,7 milhões. As duas subunidades ribossomais, com formatos irregulares, encaixam- se de maneira a formar uma fenda, pela qual o mRNA passa à medida que o ribossomo se desloca ao longo dele durante a tradução. Os ribossomos das células eucarióticas (exceto os ribossomos das mitocôndrias e dos cloroplastos) são maiores e mais complexos do que os ribossomos bacterianos, com um diâmetro de
cerca de 23 nm e um coeficiente de sedimentação de cerca de 80S. Eles também têm duas subunidades, que variam em tamanho entre as espécies, mas têm, em média, 60S e 40S. Os ribossomos eucarióticos contêm, ao todo, mais de 80 proteínas diferentes.
RNA transportadores têm características estruturais próprias: Os RNAs transportadores são relativamente pequenos e consistem em uma única fita de RNA dobrada em uma estrutura tridimensional precisa. Dois dos braços do tRNA são cruciais para sua função adaptadora. O braço do aminoácido pode carregar um aminoácido específico, esterificado pelo seu grupo carboxil. O braço do anticódon contém
o anticódon. Os outros braços importantes são o braço D e o braço TuC.
- A biossíntese de proteínas ocorre em cinco estágios:
Estágio 1: ativação dos aminoácidos
Dois requerimentos: (1) o grupamento carboxil de cada aminoácido deve ser ativado para facilitar a formação da ligação peptídica, e (2) um elo deve ser estabelecido entre cada novo aminoácido e a informação contida no mRNA que o codifica. Ambos os requerimentos são cumpridos ligando-se o aminoácido a um tRNA no primeiro estágio da síntese proteica. A ligação do aminoácido certo ao tRNA certo é fundamental nesse processo. Essa reação ocorre no citosol, e não no ribossomo. Cada um dos 20 aminoácidos é covalentemente ligado a um tRNA específico, às custas da energia do ATP, utilizando enzimas ativadoras as aminoacil-tRNA-sintases, que ligam os aminoácidos corretos aos seus respectivos tRNA. A aminoacilação do tRNA cumpre duas finalidades: (1) ativa um aminoácido para a formação de uma ligação peptídica e (2) garante o posicionamento apropriado do aminoácido no polipeptídeo nascente. Interação entre uma aminoacil-tRNA-sintase e um tRNA: um “segundo código genético, o que reflete o papel crucial que isso apresenta para manter a precisão da síntese proteica.
Quando ligados aos seus aminoácidos (aminoacilados), os tRNAs são considerados “carregados”.
Estágio 2: Iniciação
O mRNA contendo o código para a síntese do polipeptídeo se liga à subunidade menor do ribossomo e ao aminoacil-tRNA iniciador. A subunidade ribossomal maior se liga então para formar um complexo de iniciação. O aminoacil-tRNA iniciador estabelece um pareamento de bases com o códon AUG do mRNA, que sinaliza o começo do polipeptídeo. 
A síntese de proteínas começa na extremidade aminoterminal e procede à adição de aminoácidos passo a passo em direção à extremidade carboxiterminal do polipeptídeo nascente, como determinado por Howard Dintzis em 1961. O códon de iniciação AUG, dessa maneira, especifica um resíduo de metionina aminoterminal. Apesar de a metionina possuir apenas um códon, AUG (5’), todos os organismos têm dois tRNAs para metionina. Um deles é utilizado exclusivamente quando AUG (5’) é o códon de iniciação para a síntese de proteínas. O outro é utilizado para codificar resíduos Met em posições internas no polipeptídeo. A distinção entre um (5’) AUG iniciador e um interno é direta. Em bactérias, os dois tipos de tRNA específicos para metionina são designados tRNAMet e tRNAfMet. O aminoácido incorporado em resposta ao códon de iniciação (5’) AUG é a N-formilmetionina (fMet). A transformilase é mais seletiva do que a Met-tRNA-sintase; ela é específica para resíduos Met ligados ao tRNAfMet. Já o Met-tRNAMet insere metionina em posições internas nos polipeptídeos. A adição do grupo N-formil ao grupo amino da metionina pela transformilase impede que a fMet entre em posições internas em um polipeptídeo e, ao mesmo tempo, também permite que o fMet-tRNAfMet se ligue em um sítio de iniciação específico no ribossomo, o qual não aceita Met-tRNAMet nem qualquer outro aminoacil-tRNA. Em células eucarióticas, todos os polipeptídeos sintetizados por ribossomos citosólicos iniciam com um resíduo Met (em vez de fMet), mas, novamente, a célula utiliza um tRNA iniciador especializado, que é diferente do tRNAMet utilizado em códons (5’) AUG em posições internas no mRNA.
As três etapas da iniciação: A iniciação da síntese de um polipeptídeo nas bactérias requer (1) a subunidade 30S do ribossomo, (2) o mRNA que codifica o polipeptídeo a ser produzido, (3) o fMet-tRNAfMet iniciador, (4) um conjunto de três proteínas denominadas fatores de iniciação (IF-1, IF-2 e IF-3), (5) GTP, (6) a subunidade 50S do ribossomo e (7) Mg2+. Na etapa ➊, a subunidade 30S do ribossomo se liga a dois fatores de iniciação, IF-1 e IF-3. O fator IF-3 impede que as subunidades 30S e 50S se combinem prematuramente. O mRNA se liga, então, à subunidade 30S. O (5’) AUG iniciador é guiado até sua posição correta pela sequência de Shine-Dalgarno presente no mRNA. Essa sequência consenso é um sinal de iniciação contendo de quatro a nove resíduos de purina, 8 a 13 pb no lado 5’ do códon de iniciação. A sequência realiza um pareamento de bases com uma sequência complementar rica em pirimidina próxima à extremidade 3’ do rRNA 16S da subunidade 30S do ribossomo. Essa interação mRNA-rRNA coloca a sequência iniciadora (5’) AUG do mRNA em uma posição precisa da subunidade 30S, onde ela é necessária para o início da tradução. O (5’) AUG específico no qual o fMet-tRNAfMet deve se ligar é distinguido de outros códons de metionina pela sua proximidade à sequência Shine-Dalgarno no mRNA. Os ribossomos bacterianos têm três sítios que ligam tRNA, o sítio aminoacil (A), o sítio peptidil (P) e o sítio de saída (E) (de exit). Os sítios A e P se ligam a um aminoacil-tRNA, enquanto o sítio E se liga apenas a tRNA não carregados, que já completaram sua tarefa no ribossomo. O (5’) AUG iniciador é posicionado no sítio P, o único sítio no qual o fMet-tRNAfMet consegue se ligar. O fMet-tRNAfMet é o único aminoacil- -tRNA que se liga primeiro ao sítio P; durante o estágio subsequente de alongamento, todos os outros aminoacil- tRNA que chegam (incluindo o Met-tRNAMet, que se liga a códons AUG internos), ligam-se primeiro ao sítio A e só depois aos sítios P e E. O sítio E é o sítio pelo qual os tRNA “não carregados” saem durante o alongamento. O fator IF-1 se liga ao sítio A e impede a ligação do tRNA nesse sítio durante a iniciação. Na etapa ➋ do processo de iniciação, o complexo constituído da subunidade 30S do ribossomo, do IF-3 e do mRNA se junta ao IF-2 ligado a GTP e ao fMet- -tRNAfMet iniciador. O anticódon desse tRNA pareia então corretamente com o códon iniciador do mRNA. Na etapa ➌, esse grande complexo se combina com a subunidade 50S do ribossomo; simultaneamente, o GTP ligado ao IF-2 é hidrolisado a GDP e Pi, os quais são liberados do complexo. Nesse ponto, todos os três fatores de iniciação saem do ribossomo. O término das etapas produz um ribossomo funcional 70S chamado de complexo de iniciação, o qual contém o mRNA e o fMet-tRNAfMet iniciador. A ligação correta do fMet-tRNAfMet no sítio P no complexo de iniciação 70S é garantida por, pelo menos, três pontos de reconhecimento e de ligação: a interação códon-anticódon envolvendo o AUG iniciador posicionado no sítio P; a interação entre a sequência de Shine-Dalgarno do mRNA e o rRNA 16S, e as interações de ligação entre o sítio P do ribossomo e o fMet-tRNAfMet. O complexo de iniciação está agora pronto para o alongamento.
A iniciação nas células eucarióticas. A tradução é, de modo geral, semelhante em células eucarióticas e em células bacterianas; a maioria das diferenças significativas estão no número decomponentes envolvidos e em detalhes do seu mecanismo. O mRNA de eucariotos se liga ao ribossomo formando um complexo com várias proteínas ligantes específicas. As células eucarióticas têm pelo menos 12 fatores de iniciação. Os fatores de iniciação eIF1A e eIF3 são homólogos funcionais do IF-1 e IF-3 de bactérias, ligando-se à subunidade 40S na etapa ➊, bloqueando a ligação do tRNA ao sítio A e o acoplamento prematuro da subunidade maior com a subunidade menor do ribossomo, respectivamente.
Estágio 3: Alongamento 
O polipeptídeo nascente é alongado pela adição de unidades sucessivas de aminoácidos, as quais são ligadas covalentemente após serem levadas até o ribossomo e posicionadas corretamente pelo respectivo
tRNA, o qual, por sua vez, realiza um pareamento de bases com o códon correspondente no mRNA. As ligações peptídicas são formadas no estágio de alongamento. O alongamento requer (1) o complexo de iniciação, (2) aminoacil-tRNA, (3) um conjunto de três proteínas citosólicas solúveis chamadas de fatores de alongamento (EF-Tu, EF-Ts e EF-G nas bactérias) e (4) GT. Etapa 1 do alongamento: Ligação de um aminoacil-tRNA. Na primeira etapa do ciclo de alongamento, o aminoacil-tRNA apropriado que entra se liga a um complexo que consiste em EF-Tu ligado a GTP. O complexo aminoacil-tRNA–EF-Tu–GTP resultante se liga ao sítio A do complexo de iniciação 70S. O GTP é hidrolisado, e um complexo EF-Tu–GDP é liberado do ribossomo 70S. Etapa 2 do alongamento: Formação da ligação peptídica. Uma ligação peptídica é agora formada entre os dois aminoácidos ligados, por meio dos seus tRNAs, aos sítios A e P no ribossomo. Isso ocorre por meio da transferência do grupo N-formilmetionil do tRNA iniciador para o grupo amino do segundo aminoácido, agora no sítio A. A atividade enzimática que catalisa a formação da ligação peptídica tem sido historicamente chamada de peptidil-transferase, catalisada pelo rRNA 23S. Etapa 3 do alongamento: Translocação. Na etapa final do ciclo de alongamento, a translocação, o ribossomo se move um códon em direção à extremidade 3’ do mRNA.
Estágio 4: Terminação e reciclagem do ribossomo 
A conclusão da cadeia polipeptídica é sinalizada por um códon de parada no mRNA. A terminação,
quarto estágio da síntese de polipeptídeos, é sinalizada pela presença de um dos três códons de parada no mRNA (UAA, UAG, UGA), imediatamente após o último aminoácido codificado. Em bactérias, uma vez que um códon de parada tenha ocupado o sítio A do ribossomo, três fatores de terminação, ou fatores de liberação – as proteínas RF-1, RF-2 e RF-3 –, contribuem para (1) hidrólise da ligação peptidil-tRNA terminal; (2) liberação do polipeptídeo e do último tRNA, agora não carregado, do sítio P, e (3) dissociação do ribossomo 70S em suas subunidades 30S e 50S, prontas para começar um novo ciclo de síntese de polipeptídeo. Em eucariotos, um único fator de liberação, o eRF, reconhece todos os três códons de parada. Custo energético da fidelidade na síntese proteica A síntese de uma proteína fiel à informação especificada pelo seu respectivo mRNA requer energia. A formação de cada aminoacil- -tRNA utiliza dois grupos fosfato de alta energia. Tradução rápida de uma única mensagem pelos polissomos. Grandes conjuntos de 10 a 100 ribossomos muito ativos na síntese proteica podem ser isolados de células eucarióticas e bacterianas. Em bactérias, a transcrição e a tradução são processos estreitamente acoplados. Os RNAs mensageiros são sintetizados e traduzidos na mesma direção 5’-3’. Os ribossomos
começam a traduzir a extremidade 5’ do mRNA antes que a transcrição tenha sido completada. A situação é um tanto diferente em células eucarióticas, nas quais os mRNAs recém-sintetizados precisam deixar o núcleo antes que possam ser traduzidos. Em geral, os mRNAs bacterianos existem por apenas alguns minutos (p. 1084) antes de serem degradados por nucleases. Para manter altas taxas de síntese proteica, o mRNA para uma dada proteína ou grupo de proteínas precisa ser sintetizado continuamente e traduzido com eficiência máxima. O curto tempo de vida dos mRNAs nas bactérias permite a parada rápida da síntese quando a proteína não é mais necessária.
Estágio 5: Enovelamento e processamento pós-traducional 
Para que possa atingir sua forma biologicamente ativa, o novo polipeptídeo precisa dobrar-se em sua conformação tridimensional apropriada. Dessa forma, a informação genética linear, ou unidimensional, contida no mRNA é convertida na estrutura tridimensional da proteína. Antes ou depois de dobrar-se, o novo polipeptídeo pode sofrer processamento enzimático, incluindo remoção de um ou mais aminoácidos (geralmente da extremidade aminoterminal); adição de grupamentos acetil, fosforil, metil, carboxil, ou outros grupos a certos resíduos de aminoácidos; clivagem proteolítica, e/ou ligação de oligossacarídeos ou grupos prostéticos.
Modificações pós-traducionais: Modificações aminoterminais e carboxiterminais, Perda das sequências sinalizadoras, Modificação de aminoácidos individuais (caseína e protrombina), Ligação de cadeias laterais de carboidratos (a cadeia lateral de carboidrato é ligada enzimaticamente a resíduos Asn (oligossacarídeos N-ligados); em outras, a resíduos Ser ou Thr (oligossacarídeos O-ligados), Adição de grupos isoprenila, Adição de grupos prostéticos, Processamento proteolítico, Formação de pontes dissulfeto (Após se dobrarem nas suas conformações nativas, algumas proteínas formam pontes dissulfeto entre resíduos de Cys, que ajudam a proteger a conformação nativa da molécula proteica da desnaturação no meio extracelular. 
RESUMO - A síntese proteica:
- A síntese proteica ocorre nos ribossomos, que consistem em proteínas e rRNA. As bactérias têm ribossomos 70S, com uma subunidade maior (50S) e uma menor (30S). Os ribossomos eucarióticos são significativamente maiores (80S) e contêm mais proteínas.
- Os RNAs transportadores contêm entre 73 e 93 resíduos nucleotídicos, alguns dos quais têm bases modificadas. Cada tRNA tem o braço aminoacila com a sequência terminal CCA(3’) – à qual um aminoácido é esterificado –, o braço do anticódon, o braço TcC e o braço D; alguns tRNAs têm um quinto braço. O anticódon é responsável pela especificidade da interação entre o aminoacil-tRNA e o códon complementar do mRNA.
- O crescimento da cadeia dos polipeptídeos nos ribossomos inicia com o aminoácido aminoterminal e ocorre por adições sucessivas de novos resíduos à extremidade
carboxil.
- A síntese proteica acontece em cinco estágios. 1) Os aminoácidos são ativados no citosol por aminoacil-
tRNA-sintetases específicas. Essas enzimas catalisam a formação de aminoacil-tRNA, com a clivagem simultânea de ATP, gerando AMP e PPi. A fidelidade da síntese proteica depende da precisão dessa reação, e algumas dessas enzimas realizam etapas de edição em sítios ativos separados. 2) Em bactérias, o aminoacil-tRNA iniciador de todas as proteínas é o N-formilmetionil-tRNAfMet. A iniciação da síntese proteica envolve a formação de um complexo entre a subunidade 30S do ribossomo, o mRNA, GTP, fMet-tRNAfMet, três fatores de iniciação e a subunidade 50S; o GTP é hidrolisado a GDP e Pi. 3) Nos estágios de alongamento, GTP e fatores de alongamento são necessários para a ligação do novo aminoacil-tRNA que chega ao sítio A do ribossomo. Na primeira reação de transferência peptídica, o resíduo fMet é transferido para o grupo amino do novo aminoacil- tRNA. O movimento do ribossomo ao longo do mRNA transloca então o dipeptidil-tRNA do sítio A para o sítio P, um processo que requer hidrólise de GTP. O tRNA desacilado se dissocia do sítio E do ribossomo. 4) Após muitos ciclos de alongamento, a síntese do polipeptídeo é finalizada com o auxílio dos fatores de liberação. Pelo menos quatro equivalentes fosfatados de alta energia (do ATP ou do GTP) são necessários para a formação de cada ligação peptídica, investimento energético necessário para garantir a fidelidade da tradução. 5) Os polipeptídeos dobram-se nas suas formas ativas tridimensionais.Muitas proteínas são ainda processadas por reações de modificação pós-traducional. 
- Muitos antibióticos e toxinas bem estudados inibem alguns aspectos da síntese proteica.
ENDEREÇAMENTO E DEGRADAÇÃO DAS PROTEÍNAS:
As proteínas destinadas à secreção, à integração na membrana plasmática ou à inclusão nos lisossomos
geralmente compartilham das primeiras etapas de uma via que inicia no retículo endoplasmático (RE). As
proteínas destinadas às mitocôndrias, aos cloroplastos ou ao núcleo utilizam três mecanismos separados. E aquelas destinadas ao citosol simplesmente permanecem no local onde são sintetizadas.
O elemento mais importante em muitas dessas vias de endereçamento é uma sequência curta de aminoácidos, denominada sequência sinal, ou peptídeo sinalizador. A sequência sinal direciona a proteína para seu local apropriado na célula, e, em muitas proteínas, ela é removida durante o transporte ou depois que a proteína tenha alcançado seu destino final. 
As modificações pós-traducionais de muitas proteínas eucarióticas têm início no retículo endoplasmático (RE). 
As sequências sinal variam em comprimento de 13 a 36 resíduos de aminoácidos, mas todas elas têm as seguintes características: (1) entre 10 e 15 resíduos de aminoácidos hidrofóbicos; (2) um ou mais resíduos
carregados positivamente, geralmente próximos à extremidade amino e que precede a sequência hidrofóbica, e (3) uma sequência curta na extremidade carboxil (próxima do sítio de clivagem) que é relativamente polar, possuindo geralmente resíduos de aminoácidos com cadeias laterais curtas (principalmente Ala) nas posições mais próximas ao sítio de clivagem.
Etapas de reconhecimento da sequência sinal e endereçamento para o RE:
➊ A via de endereçamento começa com o início da síntese proteica nos ribossomos livres. ➋ A sequência
sinal aparece logo no início do processo de síntese, pois está na extremidade amino, a qual, como foi visto, é sintetizada primeiro. ➌ À medida que vai emergindo do ribossomo, a sequência sinal – e o próprio ribossomo – liga-se à partícula de reconhecimento de sinal (SRP); a SRP então se liga ao GTP e suspende o alongamento do polipeptídeo quando esse tiver alcançado um tamanho aproximado de 70 aminoácidos e a sequência sinal tiver emergido completamente do ribossomo. ➍ A SRP ligada ao GTP direciona então o ribossomo (ainda ligado ao mRNA) e o polipeptídeo incompleto para receptores de SRP ligada a GTP, presentes no lado citosólico do RE; o polipeptídeo nascente é levado para o complexo de translocação de peptídeos no RE, o qual pode interagir diretamente com o ribossomo. ➎ Ocorre a dissociação da SRP do ribossomo, acompanhada da hidrólise de GTP, tanto na SRP como no receptor de SRP. ➏ O alongamento do polipeptídeo agora continua, com o complexo de translocação promovido por ATP levando o polipeptídeo nascente para dentro do lúmen do RE até que toda a proteína tenha sido sintetizada. ➐ A sequência sinal é removida por uma peptidase de sinal dentro do lúmen do RE; ➑ o ribossomo se dissocia e ➒ é reciclado. 
A glicosilação tem um papel-chave no endereçamento de proteínas. No lúmen do RE, as proteínas recém-sintetizadas são adicionalmente modificadas de várias maneiras. Após a remoção das sequências sinal, os polipeptídeos são dobrados, as pontes dissulfeto são formadas, e muitas proteínas são glicosiladas para formar glicoproteínas. Em muitas glicoproteínas, a ligação aos seus oligossacarídeos se dá por meio de resíduos de Asn. Existem diversos oligossacarídeos N-ligados, mas as vias pelas quais eles são formados
apresentam uma primeira etapa em comum. Um oligossacarídeo central de 14 resíduos é formado passo a passo e depois transferido de uma molécula de dolicolfosfato doadora para determinados resíduos de Asn na proteína. As proteínas adequadamente modificadas podem, então, ser transportadas para vários destinos na célula. As proteínas vão do RE para o aparelho de Golgi dentro de vesículas de transporte. No aparelho de Golgi, oligossacarídeos são O-ligados a algumas proteínas, e oligossacarídeos N-ligados são modificados. Via mecanismos ainda pouco conhecidos, o aparelho de Golgi também seleciona proteínas,
enviando-as para seus destinos finais. Os processos por meio dos quais as proteínas que serão secretadas são segregadas daquelas direcionadas para a membrana plasmática ou para os lisossomos precisam distinguir essas proteínas com base em características estruturais que não sejam as sequências sinal, pois essas foram removidas no lúmen do RE.
As sequências sinal para o transporte nuclear não são clivadas.
As bactérias também usam sequências sinal para o endereçamento das proteínas. As bactérias são capazes de direcionar proteínas para a membrana interna ou externa, para o espaço periplásmico entre essas membranas, ou para o meio extracelular. Elas usam sequências sinal presentes na extremidade amino das Proteínas. 
Modelo para a exportação de proteínas em bactérias. ➊ Um polipeptídeo recém-traduzido se liga à proteína chaperona citosólica SecB, a qual ➋ o leva até a SecA, uma proteína associada ao complexo de transporte (SecYEG) na membrana celular bacteriana. ➌ A SecB é liberada, e a SecA se insere na membrana, forçando a passagem de cerca de 20 resíduos de aminoácidos da proteína a ser exportada por meio do complexo de transporte. ➍ A hidrólise de um ATP pela SecA fornece a energia para que ocorra uma mudança conformacional, a qual faz a SecA se soltar da membrana, liberando o polipeptídeo. ➎ A SecA liga outro ATP, e o próximo segmento de 20 resíduos de aminoácidos é empurrado por meio do complexo de transporte presente na membrana. As etapas ➍ e ➎ são repetidas até que ➏ toda a proteína
tenha passado através da membrana, sendo liberada no periplasma. O potencial eletroquímico dentro da
membrana (definido como 1 e –) também fornece parte da energia necessária para o transporte das proteínas.
A degradação de proteínas é mediada por sistemas especializados em todas as células A degradação de proteínas evita o acúmulo de proteínas anormais ou não desejáveis e permite a reciclagem dos aminoácidos. A meia-vida das proteínas eucarióticas varia de 30 segundos até muitos dias. As proteínas defeituosas e aquelas com meia-vida caracteristicamente curta em geral são degradadas tanto nas
células bacterianas como nas eucarióticas por sistemas citosólicos seletivos dependentes de ATP. Um segundo sistema, que opera nos lisossomos das células de vertebrados, recicla os aminoácidos das proteínas de membrana, das proteínas extracelulares e das proteínas de meia-vida caracteristicamente
longa. Em E. coli, muitas proteínas são degradadas por uma protease dependente de ATP denominada Lon (o nome se refere à “forma longa” das proteínas, que somente é observada quando essa protease está ausente). Essa protease é ativada na presença de proteínas defeituosas ou de proteínas destinadas a uma rápida rotatividade; duas moléculas de ATP são hidrolisadas para cada ligação peptídica clivada. A via dependente de ATP em células eucarióticas é um tanto diferente, envolvendo a proteína ubiquitina, a
qual, como o nome sugere, está presente em todos os reinos eucarióticos. As proteínas ubiquitinadas são degradadas por um grande complexo conhecido como proteassomo 26S. A proteólise dependente de ubiquitina é importante tanto para a regulação de processos celulares como para a eliminação de proteínas defeituosas. Muitas proteínas solicitadas em apenas um estágio do ciclo de uma célula eucariótica são rapidamente degradadas pela via dependente de ubiquitina após completarem sua função. A destruição da ciclina dependente de ubiquitina é crucial para a regulação do ciclo celular.
RESUMO - Endereçamento e degradação das proteínas:
- Após serem sintetizadas, muitas proteínas são direcionadas para locais específicos na célula. Um dos mecanismos de endereçamento envolve uma sequência peptídica sinalizadora, geralmente encontrada na extremidade amino de uma proteína recém-sintetizada.
- Nas células eucarióticas, uma classe desequências sinal é reconhecida pela partícula de reconhecimento de sinal (SRP), a qual se liga à sequência sinal logo que essa aparece no ribossomo e transfere todo o ribossomo e o polipeptídeo incompleto para o RE. Os polipeptídeos contendo essas sequências sinal são transportados para dentro do lúmen do RE à medida que vão sendo sintetizados; no lúmen, eles podem ser modificados e transportados para o aparelho de Golgi, para depois serem selecionados e enviados para os lisossomos, para a membrana plasmática ou para vesículas de transporte.
- As proteínas direcionadas para mitocôndrias e cloroplastos nas células eucarióticas e aquelas destinadas
para exportação nas bactérias também fazem uso de uma sequência sinal aminoterminal.
- As proteínas direcionadas para o núcleo têm uma sequência sinal interna que, diferentemente de outras
sequências sinal, não é clivada após o endereçamento adequado da proteína.
- Algumas células eucarióticas importam proteínas por meio de endocitose mediada por receptor.
- Todas as células no final degradam proteínas utilizando sistemas proteolíticos especializados. As proteínas defeituosas e aquelas destinadas a uma rápida renovação são geralmente degradadas por um sistema dependente de ATP. Nas células eucarióticas, as proteínas são, primeiramente, marcadas pela ligação à ubiquitina, uma proteína altamente conservada. A proteólise dependente de ubiquitina é realizada pelos proteassomos – também altamente conservados – e é crucial para a regulação de muitos processos celulares.