Dogma Central: Transcrição e Tradução

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Transcrição
Dogma central
O fluxo da informação 
é unidirecional
Transcrição
• O que é?: processo de cópia do DNA em RNA
• Pra quê serve?
– Para ativação e desativação diferencial de genes
– Define o repertório de genes ativos a cada instante, o 
transcriptoma
– Muda de acordo com o tecido, alimentação, estímulos 
ambientais
– Um entendimento fino e preciso da regulação da 
transcrição gênica define a adaptação do indivíduo ao 
meio, diferenciação celular, embriogênese, etc...
• Genoma “ativo” no tempo
E onde fica o RNA?
• É feito no núcleo e depois vai pro citoplasma
• Mas procarioto não tem núcleo...
– Por isso se diz que sua
transcrição é acoplada 
com a tradução
O acoplamento
transcrição-tradução
Atenção: só em procariotos
Claro, eles não têm núcleo
Eucariotos
O RNA vai 
para o 
citoplasma
E pra quê serve o RNA mesmo?
• Ele é um intermediário do DNA (adaptador de 
Crick) para regular a produção de uma 
proteína
– Quanto mais se “precisa” da proteína, mais RNA 
dela é produzido => Regulação da transcrição
• Fatores de transcrição
RNAs bem-conhecidos
• mRNA
• tRNA
• rRNA
A primazia do mRNA
• Contém as instruções para a produção das 
proteínas que estão sendo necessárias em um 
determinado momento
• O estudo de bibliotecas de cDNA 
(transcriptômica; genômica funcional)
O RNA é “maior” que a proteína
A sequência 
promotora 
ou 
O promotor
O gene eucarioto
• Genes partidos no genoma
– Processamento: Exons (codifica), introns (não 
codifica).
• Promotores
O RNA eucariótico
Fitas molde e codificadora
Tradução /
Síntese de Proteínas
Código Genético
• “Dicionário” → correspondência da seqüência
de nucleotídeos levando à seqüência de
aminoácidos;
• Códon → 3 bases nucleotídicas no RNAm que
codificam cada aminoácido (“palavra”);
• Códon:
• RNAm → A, G, C e U;
• “escrita” da direção 5’ para 3’;
• 64 combinações diferentes de bases;
1 códon  3 nucleotídeos no RNAm
7 códons  21 nucleotídeos
Código Genético
Código 
Genético
61 dos 64 códons 
possíveis codificam os 
20 aminoácidos padrão
Códons de terminação ou de 
parada ou sem sentido; não 
codificam AA.
UAG / UGA / UAA
Código Genético
• Características:
• Especificidade – um determinado
códon sempre codifica o mesmo
AA;
• Universalidade – é conservado em
todas as espécies;
• Redundância ou Degeneração – um
AA pode ter mais de 1 trinca que o
codifica;
• Contínuo – sempre lido de 3 em 3
bases.
Degeneração do código
Componentes da Tradução
• AAs:
• Dieta → AAs essenciais;
• RNAt ou moléculas adaptadoras:
• Em humanos existem em torno de 50 espécies de
RNAt, enquanto bactérias possuem em torno de 30-
40 espécies;
• Sítios de ligação ao AA – extremidade 3’ do RNAt
se liga ao grupo carboxila do AA;
• Anticódon → seqüência de 3 nucleotídeos que
reconhece o códon específico do RNAm;
• Pode estar carregado ou descarregado.
AA é ligado aqui
•RNAt:
50 tipos de RNAt para 20 aa: 
alguns aas possuem mais de um RNAt específico
Estrutura secundária: folha de trevo
O pareamento códon-anticódon é 
complementar e antiparalelo
1 anticódon pode reconhecer mais de um códon
Componentes da Tradução
Componentes da Tradução
• Aminoacil-RNAt sintetase:
• Família de enzimas que ligam AA
aos seus RNAt → ↑ especificidade
que aumenta a fidelidade da
tradução da mensagem genética;
Componentes da Tradução
• RNAm (molde);
• Ribossomos:
Ribossomos: grandes complexos de RNAr e
proteínas compostos por duas subunidades.
São as estruturas responsáveis pela síntese
protéica (local da síntese). Livres ou no RER.
Ribossomo de eucariotos: subunidades 60S (5S,
5.8S e 28S/49 proteínas) + 40S (18S/33
proteínas)
Em procariotos: subunidades 50S (5S e 23S/36
proteínas) + 30S (16S/21 proteínas)
RNAr: responsáveis pela estabilização do
complexo de iniciação e dos demais participantes
da tradução
Componentes da Tradução
• Fatores protéicos:
• Fatores de iniciação, alongamento e terminação ou
liberação.
• ATP e GTP.
• Sítio P: neste sítio, o códon de iniciação é posicionado para seu pareamento 
com o anticódon do RNAt que transposta metionina – primeiro aa da tradução.
• Sítio A: neste sítio, o códon adjacente é posicionado para seu pareamento 
com o anticódon do RNAt que transposta o próximo aa da cadeia polipeptídica.
• Sítio E: depois de ser traduzido, o códon é posicionado no sítio E (ou sítio de 
saída) para seu desligamento com o RNAt, agora descarregado.
Ribossomos:
Reconhecimento dos Códons pelo RNAt
• A ligação entre códon do RNAm e
anticódon do RNAt é antiparalela;
• O códon é lido de 5’ para 3’; o
anticódon também deve ser lido
de 5’ para 3’. Portanto a primeira
base do códon pareia com a última
base do anticódon;
Reconhecimento dos Códons pelo RNAt
• Hipótese da Oscilação:
• Se a trinca do anticódon reconhecesse apenas 1 trinca
do códon por pareamento, as células deveriam ter 1
RNAt para cada códon de AA → NÃO É O QUE
OCORRE!;
• As 2 primeiras bases do códon formam pares de bases
Watson-Crick com fortes pontes de hidrogênio → dão
especificidade da codificação;
• A terceira base do códon que pareia com a primeira base
do anticódon forma pontes de hidrogênio mais fracas e a
primeira base do anticódon pode parear com mais de 1
base.
Hipótese da Oscilação
OBS: I (inosina) contém base hipoxantina pode ser encontrado como a 
primeira base do anticódon → base oscilante que pareia com mais de 1 base
1 anticódon pareia com mais de 1 códon!
Lig. + específica
Lig. - específica
As interações códon-anticódon otimizam tanto a exatidão quanto a 
velocidade de síntese protéica
Etapas da Síntese Protéica
• Ativação dos AAs:
• Ligação dos AAs aos seus RNAt ocorre no
citosol pelas aminoacil-RNAt sintetases.
• Duas lig. de alta energia
Aminoacilação do RNAt
Etapa 1
Requer:
• 20 aas
• 20 aminoacil-tRNA sintetases
•Energia – ATP
• RNAt
Etapas da Síntese Protéica
• Iniciação:
• O RNAm liga-se a menor das 2 subunidades
ribossômicas e ao aminoacil-RNAt de iniciação;
• O aminoacil-RNAt de iniciação pareia com o códon
AUG, que é o códon que sinaliza o início da proteína
a ser sintetizada;
Etapa 2
IniciaçãoEtapa 2
Requer:
• RNAm
• aminoacil-tRNA de iniciação –
metionina
• códon de iniciação - AUG
• Subunidade 30S e 50S
• Fatores de iniciação
• GTP
•Cofator enzimático – Mg+2
Etapas da Síntese Protéica
• Alongamento:
• Fatores de alongamento são necessários (EF-Tu, EF-Ts, EF-G);
• Peptidiltransferase (ribozima) → liga o peptídeo em formação e o AA
a ser adicionado;
• Após a ligação peptídica se formar, o ribossomo avança 3
nucleotídeos na direção 3’→Translocação (requer energia, GTP) .
• O RNAt não-carregado vai para o sítio E antes de ser liberado e o
RNAt carregando o peptídeo vai para o sítio P .
Etapa 3
Alongamento
Etapa 3
Requer:
• Complexo de iniciação
• aminoacil-tRNA 
especificados pelos códons
• Fatores de alongamento
• Peptidiltransferase
• GTP
Alongamento 
Tanslocação
O ribossomo se move em 
direção à extremidade 3´do 
mRNA, o peptidil-tRNA está, 
agora, no sítio P deixando o 
sítio A aberto para o terceiro 
aminoacil-tRNA. O tRNA não-
carregado é deslocado para o 
sítio E, desligando-se 
imediatamente do ribossomo. A 
translocação envolve o 
complexo fator de elongação 
EF-G-GTP.
Etapa 3
Etapa 4
• Terminação:
• Ocorre quando 1 dos 3 códons (UAA, UAG, UGA) de
terminação é “colocado” no sítio A;
TerminaçãoEtapa 4
-Hidrólise da lig. peptidil-RNAt 
terminal;
-Liberação do peptídeo livre e 
do RNAt;
-Dissociação do ribossomo 70S.
Requer:
• Códons de terminação
• Fatores de liberação
Etapas da Síntese Protéica
• Polissomos ou Polirribossomos:
• Complexo de 1 RNAm e vários ribossomos.
Após a tradução, algumas proteínas, antes de assumirem a sua 
conformação nativa, têm a sua estrutura primária alterada por 
modificações pós-translacionais, como por exemplo: 
Fosforilação
Carboxilação
Modificações Pós-translacionais e a 
Estrutura Tridimensional
Etapa 5:
Protrombina
As proteínas assumem a sua conformação nativa com o 
auxílio das chaperonas ou proteínas do estresse ou
proteínas do choque térmico (heat shock proteins).
Conformação 
Desnaturada
Conformação 
Nativa
Modificações Pós-translacionais e a 
Estrutura Tridimensional
Etapa 5:
Ajudam as proteínas a se moldar, associar a outras proteínas de maneira estável e
tornarem-se estruturas ativas, evitando a associação de proteínas ainda não dobradas
corretamente
Diferenças e semelhanças entre eucariotos e procariotos
O esquema geral é o mesmo, e a síntese em si ocorre em 
estruturas similares: os ribossomos 
Mas, em eucariotos a transcrição está separada da síntese de 
proteínas (tradução) pela membrana nuclear
Síntese Protéica no 
Retículo Endoplasmático Rugoso
Síntese protéica no retículo endoplasmático rugoso daquelas 
proteínas que serão localizadas na membrana plasmática ou nos 
lisossomos, ou serão secretadas. 
Síntese Protéica no RER
Síntese proteíca no reticulo endoplasmático rugoso 
daquelas proteínas que serão localizadas na 
membrana plasmática ou nos lisossomos, ou serão 
secretadas 
Inibidores de Síntese Protéica
Tetraciclina: 
bloqueia o sítio A ribossomal
Estreptomicina: 
Liga-se à subunidade 30S e distorce 
sua estrutura inibindo a iniciação
X
X
Inibidores de Síntese Protéica
Cloranfenicol:
Inibe a atividade de peptidil-
transferase procariótica
X
Clindamicina:
Ligam-se de maneira irreversível à 
subunidade 50S do ribossomo 
bacteriano, inibindo o deslocamento.
X