Ribossomos: Estrutura e Função

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Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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RIBOSSOMOS 
 
Ribossomos são organelas citoplasmáticas encontradas em procariotos e eucariotos. Eles são amplos 
complexos de proteínas (proteínas ribossomais) e moléculas de RNAs ribossômicos (rRNAs), sendo 3 moléculas de 
RNAr nos procariotos e quatro nos eucariotos. Esses complexos de proteínas [RNAr] são chamados subunidades e são 
produzidos no nucléolo. A principal função dos ribossomos é servir de sítio de tradução, ou seja, síntese de proteínas 
(reunião de aminoácidos em proteínas) uma vez que 2 subunidades (uma grande e uma pequena) são unidas pelo 
mRNA em uma sequência especifica de aminoácidos ou uma cadeia polipeptídica. 
São encontrados nas células sob duas formas: livres ou associados ao 
retículo endoplasmático. 
 Livres: encontrados no citoplasma, pode ocorrer com um único 
ribossomo ou em grupos conhecidos como polissomos. Responsável 
por proteínas que estão em solução no citoplasma. 
 Associados ao reticulo: encontrados associados à membrana exterior 
do retículo endoplasmático. Responsáveis pelas proteínas que formam 
membranas, que são estocadas em vesículas no citoplasma ou 
exportadas para o exterior da célula. 
 
A composição química do RNA difere do DNA em diversos aspectos: 
ele contém o açúcar ribose no lugar da desoxirribose e a base uracila (U) ao 
invés da timina (T); dobra-se, adquirindo diversas formas importantes na sua 
função. O DNA é composto por fita dupla enquanto o RNA é composto por uma 
fita simples. 
As células produzem vários tipos funcionalmente de RNAs tais como o mRNA, que transporta instruções de 
como fazer proteínas, tRNA que atua como molécula adaptadora de síntese de proteína e o rRNA que é um dos 
componentes dos ribossomos. 
 
 
TIPOS DE RIBOSSOMOS 
Os ribossomos apresentam componentes que são 
designados pelos seus “valores S”, ou seja, sua taxa 
sedimentação em uma ultracentrifugação. Embora os ribossomos 
tanto dos eucariotos como dos procariotos apresentem 
semelhança na estrutura e na funcionalidade, eles diferem no 
tamanho e no número dos seus componentes proteicos. 
 Essas estruturas são compostas por duas subunidades 
uma grande e outra pequena de RNAs-ribossomais (rRNAs) que 
se encaixa entre si para formar um ribossomo completo. O 
ribossomos 70S procariótico é formado por uma subunidade 50S 
(grande) que consiste nos rRNAs 5S e 23S de 34 proteínas e 
uma subunidade 30S (pequena) constituída pelo rRNA 16S de 21 
proteínas. O ribossomo 80S eucariótico contém uma subunidade 
60S apresentando rRNAs 5S, 5,8S e 28S com 49 proteínas e 
uma subunidade 40S tendo rRNA 18S de 33 proteínas. 
 
 
FORMAÇÃO DOS RIBOSSOMOS 
O processamento de RNAs ribossomais em células procarióticas e eucarióticas acontece de forma similar. No 
procarionte Escherichia coli, por exemplo, para cada rRNA disperso no genoma existem sete operons (unidade de 
expressão gênica procariótica que inclui genes estruturais coordenadamente regulados, e elementos controladores que 
são reconhecido por produtos de genes reguladores) diferentes, e essa unidade contém uma cópia de cada sequência 
de rRNA 5S, 16S e 23S. 
 O pré-rRNA (estrutura longa que normalmente tem vida curta) das células procarióticas em sua clivagem inicial 
sofre a ação RNA Polimerase III (RNase III), levando a cortes na estrutura do transcrito primário gerando precursores 
distintos para cada um dos três rRNAs. Esse por sua vez sofrerão mais um processo de clivagem efeito da ação das 
RNases M5, M16 e M23, liberando as moléculas dando origem aos rRNAs finais 5S, 16S e 23S. 
 Nas células eucarióticas, como já foi discutido, apresentam quatro rRNAs 5S, 5,8S, 18S e 28S representados por 
uma cópia. Os rRNAs 5,8S, 18S e 28S são sintetizados através de modificações químicas e clivagem a partir de um 
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único precursor longo, que sofre a ação da RNA polimerase I (RNase I), já o rRNA 5S é sintetizado a partir de um grupo 
separado de genes por uma polimerase diferente, a RNase III, não necessitando de modificações químicas. Não se sabe 
por que esse RNA é transcrito separadamente. 
 O transcrito primário dos eucariotos sofre várias clivagens, primeiramente nos espaçadores externos transcritos 
(ETS), após vários ciclos de modificações, os espaçadores internos transcritos (ITS) sofre também ação de enzimas 
liberando o pré-rRNA 20S a partir do precursor 32S. Este ambos precursores serão aparados, e a região 5,8S faz par 
com rRNA 28S através de pontes de hidrogênio, antes que sejam produzidas as moléculas finais. Tudo o que foi descrito 
ocorre no nucléolo. 
 Modificações químicas ocorrem no precursor antes que o rRNAs sejam clivados a partir deste, e montados sobe 
a forma de ribossomos. Essas modificações incluem metilações das posições 2’-OH nos açúcares nucleotídeos e 
isomerizações de nucleotídeos uridina para pseudo-uridina, mas as funções destas modificações não são 
compreendidas em detalhes, sabe-se que elas provavelmente ajudem no dobramento e na união dos rRNAs finais e 
podendo também alterar sensivelmente a função dos ribossomos. 
 
 
TRANSCRIÇÃO 
 A transcrição é o processo de formação do RNA a partir do DNA. Ela começa com a 
abertura e a desespirilação de uma pequena porção da dupla hélice do DNA, para expor as 
as bases em cada fita de DNA. Uma das duas fitas da dupla hélice do DNA, então, reage 
como um molde para a síntese de uma molécula de RNA. A sequencia de nucleotídeos da 
cadeia de RNA é determinada pela complementariedade do pareamento de bases entre os 
nucleotídeos a serem incorporados e o DNA-molde. 
 Imediatamente após a região onde os ribonucleotídeos foram adicionados, a cadeia 
de RNA é deslocada, e a hélice do DNA se reassocia. 
 As enzimas que realizam a transcrição são denominadas de RNA polimerases. Elas 
catalisam a formação de pontes fosfodiéster que ligam os nucleotídeos entre si para formar 
uma cadeia linear. 
 
 
 
 
 
SPLINCING DO RNA 
As sequências codificantes de genes eucarióticos são 
caracteristicamente interrompidas por sequências intervenientes não-
codificantes (íntrons). 
Descoberta em 1977, esta característica dos genes eucarióticos foi 
uma surpresa para os cientistas, que estavam familiarizados apenas com 
genes bacterianos, os quais, caracteristicamente, consistem em uma porção 
contínua de DNA codificante que é diretamente transcrita em mRNA. Em 
contraste extremo, os genes eucarióticos são encontrados sob forma de 
pequenos pedaços de sequências codificantes (sequências expressas ou 
éxons) intercaladas por sequências intervenientes ou íntrons. 
Tantos as sequências de íntrons como as sequências de éxons são 
transcritas em RNA. As sequências dos íntrons são removidas do RNA pelas 
ribonucleoproteínas pequenas e nucleares (SNURPS), enquanto que os éxons 
são reunidos entre si. Esse processo é o chamado “splicing” de RNA 
Numa primeira etapa, o pré-RNAm é clivado na extremidade 5’ do 
íntron, que é então unida a um nucleotídeo de adenina dentro do íntron (perto 
da sua extremidade 3’). O intermediário resultante tem uma estrutura em forma 
de laço. Depois, ocorre clivagem na extremidade 3’ do íntron e a ligação entre 
os dois éxons. 
Este RNA resultante é chamado de mRNA funcional, o qual sai do 
núcleo em direção ao citoplasma para o início da tradução pelo ribossomo. 
Algumas doenças, como a talassemia, podem ser causadas pela 
mutação em regiões intrônicas (nesse caso a mutação criou um novo local de 
corte para o íntron, produzindo um sinal de parada precoce da proteína). 
A talassemia é um tipo de anemia hereditária causada pela redução ou 
ausência da síntese da cadeia de hemoglobina, uma proteína situada no 
interior dos glóbulos vermelhos e que tem a função de transportar o oxigênio. 
 
 
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TRADUÇÃO E SÍNTESE PROTEICANOS EUCARIOTOS 
 A síntese proteica é feita no ribossomo, uma máquina catalítica complexa feita a partir de mais de 50 diferentes 
proteínas (as proteínas ribossomais) e diversas moléculas de RNA, os RNAs ribossomais. O ribossomo é composto de 
duas subunidades: uma grande e uma pequena. A subunidade pequena fornece uma região sobre a qual os tRNAs 
podem ser eficientemente pareados sobre os códons do mRNA, enquanto a subunidade grande catalisa a formação das 
cadeias peptídicas que ligam os aminoácidos (aa) entre si. 
 
 Uma vez que a síntese de proteína foi iniciada, cada aminoácido novo é adicionado à cadeia em extensão em 
um ciclo de reações contendo três etapas: 
 
A – Iniciação 
 A tradução inicia-se com um códon de iniciação AUG que corresponde a um tRNA iniciador que transporta 
sempre a metionina (não-formilada). Este tRNA iniciador liga-se à pequena subunidade ribossomal. Há também 
a ligação de fatores de iniciação. 
 A pequena subnidade ribossomal liga-se à extremidade 5’ do mRNA e percorre-o até encontrar o primeiro AUG. 
 A grande subunidade ribossômica liga-se à pequena subunidade, formando um ribossomo funcional. 
 O tRNA iniciador encontra-se no sítio P (peptidil) deixando o sítio A (aminoacil) vazio, pronto para que outra 
molécula de aminoacil- tRNA o ocupe, iniciando a síntese proteica. 
 
B – Alongamento ou Elongação 
 Após o complexo de iniciação ter sido formado, a tradução continua pelo alongamento da cadeia polipeptídica. 
 O sítio A, até então vazio, é ocupado por um aminoacil- tRNA correspondente ao segundo códon do mRNA. 
 A metionina solta-se do tRNA iniciador e liga-se por ligação peptídica aos aa recém-chegado no local A, 
formando um peptidil- tRNA. 
 De seguida, ocorre a translocação, em que o ribossomo se move 3 nucleotídeos ao longo do mRNA, 
posicionando o próximo códon num sítio A vazio. Assim, o peptidil- tRNA é translocado do sítio A para o P e o 
tRNA iniciador do sítio P para o E (exit - saída). 
 A ligação de um novo aminoacil- tRNA ao sítio A, induz a libertação do tRNA iniciador do sítio E, deixando o 
ribossomo pronto para a inserção do próximo aa na cadeia polipeptídica em formação. 
 O alongamento da cadeia polipeptídica prossegue até que um códon de STOP (parada) seja translocado no sítio 
A do ribossomo. 
 
C – Terminação 
 Após vários ciclos de alongamento surge um códon STOP (UAA, UAG, UGA) no local A. Estes códons não são 
reconhecidos por nenhum RNAt. 
 Liga-se um fator de terminação ao códon STOP. 
 Esta ligação altera a atividade da peptidil transferase, que catalisa a adição de H2O (em vez de um aa) ao 
peptidil- tRNA. 
 Dá-se a hidrólise da ligação entre o peptídeo e o tRNA, com consequente libertação do peptídeo e do tRNA do 
ribossomo. 
 O ribossomo liberta o mRNA e dissocia-se nas suas 2 subunidades. 
 
 
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POLIRRIBOSSOMOS 
 As moléculas de mRNAs que estão sendo traduzidas são, consequentemente, de modo geral encontradas sob 
forma de polirribossomos - grades arranjos citoplasmáticos compostos de vários ribossomos separados por cerda de 80 
nucleotídeos sobre uma única molécula de mRNA. 
 
Estas iniciações múltiplas significam que muitas moléculas de proteína podem ser produzidas em um mesmo 
tempo determinado do que seria possível se cada ribossomo tivesse que completar o processo antes que o próximo 
ribossomo o iniciasse. 
 
 
SÍNTESE PROTEICA: EUCARIONTES VS PROCARIONTES 
 
 
 
 
Etapa Eucariontes Procariontes 
Transcrição Têm 3 RNAs polimerases que sintetizam diferentes 
RNAs: 
• Polimerase I: sintetiza rRNA de grande 
dimensão. 
• Polimerase II: sintetiza o RNAnh (que origina 
o mRNA) e o RNAsn. 
• Polimerase III: sintetiza rRNA de pequena 
dimensão e tRNA. 
 
As RNAs polimerases requerem fatores de 
transcrição para se ligarem às sequências 
promotoras. 
Os genes são transcritos por uma única 
RNA polimerase. 
 
A RNA polimerase liga-se diretamente às 
sequências promotoras. 
Processamento 
do mRNA 
Os transcritos primários de mRNA sofrem 
processamento por splicing, antes de serem usados 
como moldes para a síntese proteica. 
Os ribossomos têm acesso imediato ao 
mRNA e a tradução é iniciada enquanto a 
transcrição ainda está em progresso. 
Tradução Iniciação A síntese proteica é iniciada com metioninas não-
modificadas. 
Fatores de iniciação: eIF-1, eIF-1A, eIF-2, eIF-2B, 
eIF-3, eIF-4A, eIF-4B, eIF-4E, eIF-4G, eIF-5. 
 A síntese proteica é iniciada com um 
resíduo de metionina modificada: N-formil-
metionina. 
Fatores de iniciação: IF-1, IF-2, IF-3. 
Alongamento Fatores de alongamento: eEF-1α, eEF-1βδ, eEF-2. Fatores de alongamento: EF-Ta, EF-Ts, 
EF-G. 
Finalização Fatores de terminação: eRF-1, eRF-3. Fatores de terminação: RF-1, RF-2, RF-
3. 
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ANTIBIÓTICOS COMO INIBIDORES DE SÍNTESE PROTEICA PROCARIÓTICA 
 Muitos dos mais eficientes antibióticos utilizados na medicina moderna são compostos produzidos por fungos 
que inibem a síntese proteica bacteriana. Algumas dessas drogas exploram as diferenças estruturais e funcionais entre 
os ribossomos bacterianos e eucarióticos de forma a interferir preferencialmente com o funcionamento dos ribossomos 
bacterianos. 
Consequentemente, alguns desses compostos podem ser ingeridos em altas doses sem que ocorra uma 
toxicidade indesejada nos seres humanos. Tendo em vista que diferentes antibióticos se ligam a diferentes regiões dos 
ribossomos bacterianos, eles frequentemente inibem passos distintos no processo sintético. Alguns antibióticos mais 
comuns estão listados na tabela abaixo: 
 
Antibiótico Células-alvo Efeito 
Estreptomicina Procariótica - Inibe a iniciação 
- Provoca erro na leitura do mRNA 
Tetraciclina Procariótica - Inibe a ligação do aminoacil-tRNA ao sítio A do ribossomo 
Cloranfenicol Procariótica - Inibe a atividade da peptidil transferase 
Eritromicina Procariótica - Liga-se à subunidade 50S do ribossomo e inibe a translocação 
Puromicina Procariótica e 
Eucariótica 
- Provoca a terminação prematura da cadeia, atuando como um análogo do 
aminoacil-tRNA 
Cicloheximida Eucariótica - Inibe a atividade da peptidil transferase