Proteína

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Pedro Lucas S. Gomes
– Turma: E
Mód: 204
Problema: 2
Objetivos: 
Descrever o processo de transcrição.
Descrever o processo de tradução.
Descrever a estrutura dos poros e seu funcionamento.
Descrever as etapas de capeamento, poliadenilação, retirada de íntrons e junção dos éxons.
Descrever o processo de transcrição.
O RNA
Difere (quimicamente) do DNA por:
Os nucleotídeos são ribonucleotídeos. (ác. Ribonucleico)
Sem T.
Fita simples
Pode sofrer dobras e empacotamento c ligações de H
G/C A/U
Tipos de moléculas de RNA (a partir dos genes celulares):
RNAm – mensageiros
RNAr – ribossomomal 
RNAt- transportador
Transp. AA c/ lig. Covalentes.
Outras (enzimáticas):
snRNA – RNA nucleares
Funções:
Forma ribonucleoproteínas envolvida no processamento do pré-RNAm.
Reconhece proteínas no citoplasma e seu direcionamento para o retículo endoplasmático.
Manutenção do telômeros
miRNA – micro-RNA
envolvidas com a regulação da expressão gênica em eucariotos.
Síntese
Mediado pela enzima RNA-polimerase.
Reconhece no genoma local para início da e finalização da síntese.
Sintetizada na direção 5’-3’.
Usa como molde uma das fitas de DNA.
Diferença em procariotos e eucariotos
Eucariotos: 3 RNA-polimerase
Transcrição
É realizada por três RNAs polimerases: 
RNA polimerase I 
Responsável pela transcrição de RNAr 45S (ou 40S) a partir dos genes ribossomais que compõem as NORs
RNA polimerase II 
Transcreve a maioria dos genes, incluindo todos os genes codificantes de proteínas.
Para iniciar a transcrição é necessário proteínas adicionais:
Fatores gerais de transcrição/ Fatores de transcrição. (TFII) 
Auxiliam no posicionamento correto da RNA-polimerase no promotor de gene.
Separam as duas fitas do DNA para o início da transcrição e liberam a RNA-polimerase do promotor para q a síntese tenha início.
RNA polimerase III
Transcreve o gene ribossomal 5S, os genes de RNAt e vários pequenos RNAs.
São estruturalmente similares entre si. 
Processo
Começa com a ligação específica do fator de transcrição TFIID em uma região específica do DNA (TATAA).
Região denominada TATA ou TATA-box
Localizada tipicamente 25 nucleotídeos antes do sítio de início da transcrição.
Mais importante para os promotores de RNA-Polimerase II.
A subunidade de TFIID que reconhece é denominada TBP (TATA binding protein).
Assim, outros fatores desses, juntamente com a RNA-polimerase II, associam-se na região do promotor para formar o complexo de iniciação da transcrição.
Após a formação do complexo de iniciação da transcrição
O fator TFIIH, que possui uma DNA Helicase como uma das subunidades, desenrola a dupla fita de DNA expondo a fita molde.
O fator TFIIH, também, possuí atividade de proteína cinase, que fosforila AA’s específicos da RNA-polimerase e solte do conjunto de fatores gerais de transcrição. Ademais, se liga mais firmemente ao DNA.
Após, a RNA-polimerase II iniciar o alongamento.
A maioria dos fatores gerais de transcrição se dissocia, e fatores de alongamento são requeridos.
Fatores de alongamento
Aumentam a estabilidade da RNA-polimerase com o DNA.
Facilitam a transcrição ao longo da estrutura dos nucleossomos. 
Garantido longas distâncias de transcrição.
Processamento do RNA
Ocorre quando o RNA está sendo transcrito.
Em moléculas de RNAm ocorre:
Capeamento do RNA: envolve uma modificação da extremidade 5’ a extremidade que é sintetizada em primeiro lugar durante a transcrição.
É capeado pela adição de um nucleotídeo atípico – G com um grupo metila associado.
Ocorre após a sintetização de ± 25 nucleotídeos.
Poliadenilação: É a adição de uma série repetitiva de nucleotídeos adenina A, formando uma cauda poli-A.
Ocorre na extremidade 3’.
Enzima que adiciona a série repetitiva
Possui um comprimento de algumas centenas de nucleotídeos.
Após o Splicing em alguns casos.
Acredita-se que essas modificações:
↑ a estabilidade da molécula
Aux. Sua exportação do núcleo para o citoplasma
Identificação geral como RNAm.
Indicador de que ambas as extremidades estão presentes.
Mensagem completa.
Splicing do RNA
Após o capeamento, conforme a RNA-polimerase continua a transcrição do gene.
Sequências de íntrons são removidas e éxons são unidas.
Íntrons geralmente mais longas, éxons geralmente mais curtas.
São realizadas predominantemente por moléculas de RNA.
Ao invés de proteínas.
Íntrons: 
Contém poucas sequências nucleotídicas curtas essenciais que direcionam sua remoção.
São similares ou iguais entre todos os íntrons.
Encontra-se no limite ou próximas do íntrons.
É removido sob forma de uma estrutura em ‘’laço’’ com uma maquinaria de splicing.
Pequenos RNAs nucleares (snRNAs)
Estão agregadas a proteínas adicionais para formar as pequenas partículas ribonucleoproteicas nucleares.
Formam o núcleo do spliceossomo.
O grande arranjo de RNA e de moléculas proteicas que realiza o splicing na célula.
Splicing alternativo.
Os transcritos de diversos genes eucarióticos podem ser processados por splicing sob diversas formas.
Cada uma dela levando à produção de uma proteína distinta.
Ou seja, diferentes proteínas são produzidas a partir de um mesmo gene.
Seleção
O complexo do poro reconhece e transporta RNAs adequadamente processados.
Atuam como portões, que controla a entrada e saída de macromoléculas.
Entre Nucleoplasma e citosol.
O RNAm deve estar ligada a um conjunto de proteínas.
Proteínas de ligação à poli-A
Complexo de ligação ao quepe.
Proteínas que marcam RNAs que sofreram splicing total.
Os ‘’RNAs lixo’’, que permanecem no núcleo são degradadas, e suas unidades de construção são reutilizadas na transcrição.
Descrever o processo de tradução.
RNAs transportadores
Moléculas adaptadoras que podem reconhecer e ligar-se ao códon por um sítio sobre sua superfície e ao AA’s por outro sítio.
Cada uma com aproximadamente 80 nucleotídeos de comprimento.
Quatro pequenos segmentos de RNAt adquirem estrutura dupla-hélice.
Produzindo uma molécula q se assemelha a uma folha de trevo.
Estrutura
Anticódon: conjunto de 3 nucleotídeos consecutivos que sofrem pareamento como códon complementar.
AA’s: ligado a uma região curta, de fita simples, na extremidade 3’ da molécula.
Braço aceptor de AA’s
O reconhecimento e a ligação do AA’s correto é dependente de enzimas denominadas aminoacil-tRNA sintetases. 
É acoplada a hidrólise de ATP liberadora de energia.
Produzindo uma ligação de alta energia, que será usada posteriormente para a produção da cadeia polipeptídica.
Também, são importantes na associação dos AA’s adequado sobre a molécula de RNAm .
Ribossomos
Grande complexo composto por mais de 80 proteínas (ribossomais; 1/3) e diversas moléculas de RNAs ribossomais(2/3).
Desliza sobre a cadeia de RNAm, capturando as moléculas de RNAt complementares, colocando-as em posição e ligando covalentemente os AA’s, para que seja formada a cadeia proteica.
Conforme o mRNA se move através do ribossomo, este traduz a sequência nucleotídica em uma sequência de aminoácidos, um códon por vez, usando os tRNAs como adaptadores.
Depois, as duas subunidades se separam quando a síntese proteica está terminada.
Outro tipo:
Ribozimas
Moléculas de RNA que possuem atividade catalítica.
Estrutura:
Composto por uma subunidade grande e uma subunidade pequena.
Se encaixam e foram o ribossomo completo, geralmente próximo ao seu início (extremidade 5’)
Subunidade Grande 
Cataliza a formação das ligações peptídicas que unem os AA’s.
Subunidade Pequena
Pareia os RNAt aos códons do RNAm
Sítios
Formados principalmente por RNAr
1 Sítio de ligação para moléculas de RNAm 
3 Sítios de ligação para moléculas de RNAt, denominadas
Sítios E, sítio P e Sítio A
Formado por RNA 23s da subunidade grande
Para formação da ligação peptídica.
Sitio catalítico com peptidil-transferase
Processo
O tRNA adequadamente carregado penetra no sítio A por pareamento de bases com o códon complementar quese encontra na molécula de mRNA. Seu aminoácido é então ligado à cadeia polipeptídica que está associada ao tRNA presente no sítio P vizinho a ele. A seguir, o ribossomo se movimenta, e o tRNA vazio é posicionado sobre o sítio E antes de ser ejetado.
Esse ciclo de reações é repetido cada vez que um aminoácido é adicionado à cadeia polipeptídica, fazendo com que essa cadeia cresça de sua extremidade amino rumo à sua extremidade carboxila.
Até o momento em que um códon de terminação seja encontrado.
Início e Término
Início
A tradução de um RNAm tem início com o códon AUG, e um RNAt especial para a iniciação.
RNAt iniciador – sempre carrega o AA’s metionina.
Distinto de outros transportadores de metionina.
Posteriormente removida pela ação da uma protease específica. (geralmente).
Único capaz de se ligar fortemente ao sítio P
Fatores de iniciação de tradução
Proteínas adicionais acopladas a subunidade ribossomal junto com o RNAt iniciador.
Processo:
 O RNAt se liga ao sítio P de uma subunidade ribossomal pequena
A subunidade ribossomal carregada se liga à extremidade 5’ da molécula de RNAm.
A subunidade ribossomal desliza (de 5’ p/ 3’) sobre o RNAm
A subunidade ribossomal encontra o códon AUG.
Diversos fatores de iniciação se dissociação da subunidade ribossomal pequena.
Dando espaço para a associação da subunidade ribossomal grande.
Ocorre a montagem do ribossomo completo.
Termino
É sinalizado pela presença de um dos diversos códons chamados de códons de terminação.
UAA, UAG, UGA.
Não são reconhecidos por um RNAt e não determinam qualquer AA’s.
Fatores de liberação: Se ligam a qualquer códon de terminação que chegue ao sitio A do ribossomo.
Essa ligação altera a atividade peptidil-transferse no ribossomo
Ela catalisa a adição de uma molécula de água, ao invés de um aminoácido ao peptidil-RNAt.
Libera a extremidade caborxila da cadeia poliptídica da sua conexão.
Por fim: o ribossomo libera o RNAm e se dissocia de suas duas subunidades.
Podem ser utilizadas novamente para um novo ciclo de síntese proteica.
As proteínas são produzidas em polirribossomo
Geralmente ocorrem múltiplas iniciações sobre cada molécula de mRNA que está sendo traduzida.
As moléculas de mRNA que estão sendo traduzidas são, geralmente, encontradas sob a forma de polirribossomos (também denominados polissomos).
Muito mais moléculas de proteína podem ser feitas em um dado período do que seria possível se cada molécula tivesse de ser concluída antes que a próxima fosse iniciada.
+ Chaperonas
Descrever a estrutura dos poros e seu funcionamento.
Envoltório nuclear é o termo mais adequado. Dupla memb. atravessada por poros, que regulam a passagem de matérias. Na parte externa tem ribossomos aderidos. Na parte interna tem filamentos proteicos que constituem a lâmina fibrosa. Nucleoplasma é formado por uma solução coloidal. 
Separação dos processos de transcrição e tradução; organização espacial do material genético no interior do núcleo; proteção mecânica do conteúdo nuclear, deixando-o menos sujeito aos movimentos celulares e/ou do citoplasma, ocasionados pelo citoesqueleto.
As membranas se fundem em interrupções canaliculares denominadas complexos de poros. A membrana externa tem grande similaridade com o RE. Polirribossomos aderidos nas superfícies. Memb interna apresenta características únicas de associação com a lamina nuclear e com a cromatina ou cromossomos. Apresenta componentes fundamentais à estrutura celular: receptores para componentes da lâmina nuclear e ancorar componentes proteicos. Várias proteínas conectam a memb nucelar interna com a lâmina nuclear. Outra função das proteínas associadas a membrana é a interação com a cromatina. Enzimas diversas, inclusive as envolvidas na biossíntese do colesterol.
Espaço perinuclear: distanciamento uniforme entre as membranas. 
Lipídeos e proteínas compõem a membrana nucelar. 
Barreira seletiva, criando diferenças na distribuição de ptn e íons entre o núcleo e o citoplasma. Mecanismo de troca se dá pelos complexos de poros. 
Complexo de poros -> por onde é feito o transporte de proteínas, RNA e suas combinações através do envoltório nuclear. Apresenta uma estrutura formada de oito pares de elementos verticais, denominados colunar ou luminal, conectados em suas extremidades e na porção mediana de maneira a formar anéis. Na porção mediana, esses elementos são ligados lateralmente, formando a porção mais estreita do canal. Constituído por dois anéis proteicos. Além disso, oito filamentos proteicos que projetam dos anéis citoplasmático e nuclear, constituindo uma estrutura semelhante a uma cesta de basquete, apenas do lado nucelar. Ancorados na bicamada por ptns intrínsecas, a POM121 e a gp210. Estima-se que o complexo de poros sejam constituídos por mais de 100 moléculas proteicas, coletivamente chamadas de Nup (nucleoporinas). O canal central tem um diâmetro menor pela disposição dos filamentos das Nup, que fecham parcialmente a abertura.
Água, íons e peq mol passam livremente. RNA e outras macromoléculas passam pelos poros com gasto de energia. São reconhecidos e transportados seletivamente. 
	Lâmina nuclear, formada pela proteína lamina, confere forma e estabilidade ao envoltório nuclear. Fica na superfície interna do envoltório e se interrompe nos pros nucleares. 
	Sinais de exportação e importação associados a proteínas de importação e de exportação. GTPase Ran direciona o transporte. A Ran está tanto no citosol quanto no núcleo. Duas GTPases: GAP (converte Ran-GTP em Ran-GDP, encontrada no citosol) e GEF (converte Ran-GDP em Ran-GTP, encotrada no núcleo). 
Poros
A exportação de RNA do núcleo para o citoplasma.
Mediados por receptores de exportação específicos.
Isto é, uma família de proteínas denominada exportinas.
O processo é ativo, consumido energia fornecida pela GTP.
Os mRNA, tRNA, rRNA, são exportados como complexos RNA-proteína (RNP).
Os sinais de exportação nuclear estão presentes nas proteínas.
Exceção: tRNA, pois existe um tipo de exportina que reconhece e se liga diretamente a ele.
RNAm: 
Descrever as etapas de capeamento, poliadenilação, retirada de íntrons e junção dos éxons.
Notas:
Bibliografia
Biologia Celular e Molecular -Junqueira e Carneiro- 9ª
Fundamentos da Biologia Celular 3ª Edição - Bruce Alberts
Vídeo aula Profº Fernando Mafra – Mestrado em Biologia Molecular
A Célula – Carvalho e Pimental 3ª Ed
Vídeo aula- Dorival Filho