9_Sintese_proteica

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9-1
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Síntese Protéica:Síntese Protéica:
Tradução da Tradução da 
MensagemMensagem
GenéticaGenética
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BiossínteseBiossíntese protéicaprotéica
� A síntese ocorre nas seguintes etapas
Amino acid activation
Chain initiation
Chain elongation
Chain termination
2
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Código genéticoCódigo genético
� Características do código genético
�� tripletetriplete: seqüência de três bases (conhecida como 
códon) é necessária para especificar um aminoácido
�� Sem sobreposiçãoSem sobreposição: nenhuma base é compartilhada 
entre códons consecutivos 
aa 2
UGC
aa 3
AUG
aa 4
CAU
aa 1
GCA
Nonoverlapping code with
no bases shaded between codons
CAU
AUG
Overlapping
code with bases
shared between 
codons
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Código genéticoCódigo genético
�� Sem vírgulasSem vírgulas: não há bases intervindo entre os códons
�� DegeneradoDegenerado: mais de um triplete pode codificar o 
mesmo aminoácido; Leu, Ser e Arg, por exemplo, são 
codificados por seis tripletes
�� UniversalUniversal: mesmo para todos os organismos – em 
vírus, em procariotos e em eucariotos; as únicas 
exceções são alguns códons na mitocôndria 
� Todos os 64 códons têm significados conhecidos
� 61 deles codificam para aminoácidos
� 3 (UAA, UAG e UGA) são sinais de terminação
� para 15 aminoácidos, o código têm 2, 3 ou 4 tripletes, 
sendo só a terceira letra do códon que varia. Gly, por 
exemplo, é codificado por GGA, GGG, GGC e GGU
3
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UUU
UUC
UUA
UUG
UCU
UCC
UCA
UCG
UAU
UAC 
UAA 
UAG
UGU
UGC
UGA
UGG
U
U C A G
U
C
A
G
CUU
CUC
CUA
CUG
CUU
CCC
CCA
CCG
CAU
CAC
CAA
CAG
CGU
CGC
CGA
CGG
U
C
A
G
C
A
G
AUU
AUC
AUA
AUG
ACU
ACC
ACA
ACG
AAU
AAC
AAA
AAG
AGU
AGC
AGA
AGG
U
C
A
G
U
C
A
G
GUU
GUC
GUA
GUG
GCU
GCC
GCA
GCG
GAU
GAC
GAA
GAG
GGU
GGC
GGA
GGG
Phe
Phe
Leu
Leu
Leu
Leu
Leu
Leu
Ile
Ile
Ile
Met
Val
Val
Val
Val
Ser
Ser
Ser
Ser
Pro
Pro
Pro
Pro
Thr
Thr
Thr
Thr
Ala
Ala
Ala
Ala
Tyr
Tyr
Stop
Stop
His
His
Gln
Gln
Asn
Asn
Lys
Lys
Asp
Asp
Glu
Glu
Cys
Cys
Stop
Trp
Arg
Arg
Arg
Arg
Ser
Ser
Arg
Arg
Gly
Gly
Gly
Gly
5' 3'
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Código genéticoCódigo genético
� O significado dos tripletes está baseado em vários tipos 
de experimentos
�� mRNAmRNA sintéticosintético: se o mRNA é poli A, a polilisina é 
formada; se o mRNA é poli ---ACACACACAC---, o 
poli(thr-his) é formado
�� Ensaio de ligaçãoEnsaio de ligação: aminoacil-tRNAs se ligam 
fortemente aos ribossomos em presença de 
trinucleoídeos
�Os trinucleotídeos (faz o papel de códon do mRNA) 
possíveis são sintetizados por métodos químicos
�Os ensaios são para cada tipo de trinucleotídeo
�ex: o aminoacil-tRNA para a isoleucina se liga ao 
ribossomos em presença de AUC; então a 
seqüência AUC pode ser o códon para isoleucina
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Pareamento oscilantePareamento oscilante
� Muitos tRNAs podem reconhecer mais de um 
códon por causa de variações nos padrões 
possíveis de pontes de hidrogênio
� Essa variação é chamada oscilante (“wobble”)
� Aplica-se à primeira base de um anticódon (oscilante)
5' 3'
mRNA
G C C
3' 5'
C G G
tRNA
mRNA codon
tRNA anticodon
"wobble base
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Pareamento oscilantePareamento oscilante
� A base na posição oscilante de um anticódon pode 
parear-se com várias bases diferentes no códon, não 
apenas com a especificada pelo pareamento de 
Watson-Crick
GC
UA
A ou GU
C ou UG
A, C ou UI (hipoxantina)
Base no terminal 3’ 
do anticódon
Base no terminal 5’ 
do anticódon
5
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N
N
O
H
N
N
R
N N
H
O
R
O
Inosine
Uridine
N N
N
R
O
Cytidine
N
N
O
H
N
N
R
Inosine
H
H
N
N
O
H
N
N
R
Inosine
N N
H
N
HN
NR
Adenosine
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Pareamento oscilantePareamento oscilante
� A hipótese da posição oscilante permite 
entender alguns aspectos da degeneração do 
código
� Em muitos casos, os códons degenerados para um 
certo aminoácido diferem somente na terceira base; 
assim, um número menor de tRNAs diferentes é 
necessário, já que um dado tRNA pode parear-se com 
vários códons
� A existência dessas oscilações também minimiza os 
danos potenciais de leituras erradas do código; por 
exemplo, se o código da leucina CUU, for lido 
erradamente como CUC ou CUA ou CUG durante a 
transcrição do mRNA, esses códons seriam 
traduzidos como leucina durante a síntese protéica 
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Ativação dos aminoácidosAtivação dos aminoácidos
� Componentes necessários
� Aminoácidos 
� tRNAs
� aminoacil-tRNA sintases
� ATP, Mg2+
� Formação de um aminoacil-tRNA
amino acid + ATP aminoacyl-AMP + PP i
aminoacyl-AMP + tRNA aminoacyl-tRNA + AMP
amino acid + ATP + tRNA
aminoacyl-tRNA + AMP + PP i
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Ativação dos aminoácidosAtivação dos aminoácidos
PP i
A - r ib - O - P - O P O P O -
O -
O
O -
O
O -
O
ATP
+ - O - C - C H - R
O
NH 3
+
Amino acid
A - r ib - O - P - O - C - C H - R
O -
O O
NH 3
+
An aminoacyl-AMP
Step 1:
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Ativação dos aminoácidosAtivação dos aminoácidos
AMP
A - r i b - O - P - O - C - C H - R
O
-
O O
N H 3
+
An aminoacyl-AMP
H
A
H
O H H O
H H
O
t R N A
+
Transfer RNA
H
A
H
O H O
H H
O
t R N A
C - C H - R
N H 3
+
O
An aminoacyl-tRNA
Step 2:
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Iniciação da cadeiaIniciação da cadeia
� Componentes necessários
� fmet-tRNAfmet (N-formilmetionina-tRNAfmet)
� Códon de iniciação (AUG) no mRNA
� Subunidade ribossômica 30S
� Subunidade ribossômica 50S
� Fatores de iniciação IF-1, IF-2 e IF-3
� GTP, Mg2+
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Iniciação da cadeiaIniciação da cadeia
� Em procariotos, o aminoácido N-terminal inicial 
de todas as proteínas é a N-formilmetionina
Met + tRNA fmet
Met-tRNA
synthetase
(ATP)
Met-tRNA fmet
F o r m y l - F H 4
F H 4
Met-tRNA fmet
formyltransferase
C H 3 - S - C H 2 C H 2 C H C - t R NA
O
NH
CH O
N-Formylmethionine-tRNA fmet
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Iniciação da cadeiaIniciação da cadeia
� Ambos tRNAmet e tRNAfmet contém o triplete 3’-UAC-5’
� Esse triplete pareia com a com 5’-AUG-3’ no mRNA
� O triplete para o tRNAfmet reconhece o triplete AUG (o 
sinal de iniciação) quando ele ocorre no começo da 
seqüência do mRNA que dirige a síntese polipeptídica
� O mesmo triplete 3’-UAC-5’ no tRNAmet reconhece o 
triplete AUG quando corre em uma posição interna na 
seqüência do mRNA
� O sinal de iniciação é precedido de um segmento líder 
do mRNA, a seqüência de Shine-Dalgarno, 5’-
GGAGGU-3’, que geralmente fica cerca de 10 
nucleotídios acima (upstream) do sinal de iniciação 
AUG (mais próximo da extremidade 5’ do RNA) 
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Iniciação da cadeiaIniciação da cadeia
� O início da síntese de um polipeptídio requer a 
formação de um complexo de iniciação
� mRNA
� Subunidade ribossômica 30S
� N-formilmetionina-tRNAfmet
� GTP
� IF-3 facilita a ligação do mRNA à subunidade 
ribossômica 30S
� IF-2 liga GTP e ajuda na seleção do tRNA iniciador� IF-1, a função é menos clara
� Subunidade ribossômica 50S
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Iniciação da cadeiaIniciação da cadeia
� A ligação dessas unidades produz o complexo de complexo de 
iniciaçãoiniciação 70S70S
� O processo de iniciação de cadeia em eucariotos
não foi estudado com a mesma profundidade 
que nas bactérias, mas várias diferenças já são 
conhecidas
� Metionina é o aminoácido usado para a iniciação
� Não existe uma seqüência de Shine-Dagarno
� Existem pelo menos oito fatores de iniciação; eles são 
designados eIF-1, eIF-2 e assim por diante, com o “e” 
de eucarioto
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Alongamento da cadeiaAlongamento da cadeia
� Componentes necessários
� Ribossomo 70S
� Códons do mRNA
� aminoacil-tRNAs
� Fatores de alongamento (EF-Tu, EF-Ts e EF-G)
� GTP, and Mg2+
� Ver Figura 9.8 para um resumo das etapas
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Alongamento da cadeiaAlongamento da cadeia
� Alongamento etapa 1
� Um aminoacil-tRNA liga-se ao sítio A do ribossomo; 
são necessários os fatores EF-Tu e GTP
� O sítio P do ribossomo já está ocupado
� Alongamento etapa 2
� EF-Tu é liberado em uma reação e regenerado em um 
processo que requer EF-Ts e GTP
� Alongamento etapa 3
� A ligação peptídica é formada, resultando um tRNA
não-carregado no sítio P
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Copyright (c) 2000 V. T. Motta
HH
O H O
H H
O
t R N A
An aminoacyl-tRNA
A d e n i n e
C = OH 2 N - C H
R
HH
O H O
H H
O
t R N A f m e t
N-Formylmethionine-tRNA
fmet
A d e n i n e
C = OH - C - N H - C H
C H
3
S C H
2
C H
2
O
HH
O H H O
H H
O
t R N A f m e t A d e n i n e
HH
O H O
H H
O
t R N A A d e n i n e
C = OH - C - N H - C H - C - N H - C H
C H 3 S C H 2 C H 2
O
R
O
peptidyl transferase
+
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Alongamento da cadeiaAlongamento da cadeia
� O modo de ação da puromicina
HH
O H O
H H
O
C - C H - R
N H
3
+
O
An aminoacyl-tRNA
N
N N
N
N H
2
t R N A - O P O - C H
2
O -
O
HH
N H H O
H H
O
C - C H - C H
2
N H
3
+
O
N
N N
N
N
H O - C H
2
C H
3
H
3
C
O C H
3
Puromycin
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Copyright (c) 2000 V. T. Motta
Alongamento da cadeiaAlongamento da cadeia
� Elongation step 4
� O tRNA não-cerregado é liberado
� O peptidil-tRNA é translocado para o sítio P, 
desocupando o sítio A
� Os fatores de alongamento EF-G e GTP são 
necessários
� Um novo aminoacil-tRNA ocupa o sítio A desocupado 
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Terminação da cadeiaTerminação da cadeia
� A terminação da cadeia necessita
� Códons de terminação (UAA, UAG e UGA) ou mRNA
� RF-1 que se liga ao UAA e UAG
� RF-2 que se liga ao UAA e UGA
� RF-3 que não se liga a nenhum códon de terminação, 
mas facilita a atividade dos fatores RF-1 e RF-2
� GTP e Mg2+
� O complexo todo se dissocia, deixando livres os 
fatores de liberação, o tRNA, o mRNA e as 
subunidades 30S e 50S do ribossomo
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Copyright (c) 2000 V. T. Motta
Modificação polipeptídicaModificação polipeptídica
� Os polipeptídios recém-sintetizados são freqüentemente 
processados antes de atingirem a forma na qual 
apresentam atividade biológica
� Em procariotos, a N-formilmetionina é removida
� Ligações específicas nos precursores podem ser hidrolisadas, 
como no caso da conversão de pré-pró-insulina em pró-insulina e 
essa em insulina
� Seqüências-líderes são reconhecidas e removidas por proteases 
específicas, associadas ao retículo endoplasmático; a proteína 
finalizada então entra no complexo de Golgi, que a prepara para 
exportá-la até seu destino final 
� Vários co-fatores, como grupos heme, são adicionados e pontes 
dissulfeto são formadas
� Alguns aminoácidos são também covalentemente modificados, 
como a conversão de prolina a hidroxiprolina
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Tradução AcopladaTradução Acoplada
� Em procariotos, a tradução começa imediatamente 
após a transcrição do mRNA
� É possível uma molécula de mRNA que está ainda 
sendo sintetizada ter vários ribossomos ligados a ela. 
Também é possível para o DNA estar em vários 
estágios do processo de transcrição
� Algumas moléculas de RNA polimerase estão ligadas 
a um único gene, cada um em um estágio diferente da 
transcrição
�� PolissomoPolissomo: mRNA ligado a vários ribossomos
�� Tradução acopladaTradução acoplada: o processo no qual um gene 
procarioto está sendo transcrito e traduzido 
simultaneamente 
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Vírus, Câncer e AIDSVírus, Câncer e AIDS
� Quando o vírus símio 40 (SV40) infecta as 
células de primata
� O vírus entra na célula e perde sua capa protéica
� O DNA viral é expresso como mRNA e depois como 
proteínas
� A proteína T grande é a primeira a ser produzida, 
disparando a replicação do DNA viral, e, em seguida, 
das proteínas do capsídeo viral
� O vírus passa controlar a maquinaria celular tanto 
para a replicação do DNA, como para a síntese 
protéica
� Novas partículas virais são montadas e, 
eventualmente, a célula infectada libera novas 
partículas virais que infectarão outras células
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Copyright (c) 2000 V. T. Motta
Vírus, Câncer e AIDSVírus, Câncer e AIDS
� Os resultados são diferentes quando o SV40
infecta células de roedores
� O vírus entra na célula e perde seu capsídeo
� O DNA viral é expresso como mRNA e, então, como 
proteínas
� A proteína T-grande é primeiro produzida, mas a 
replicação do DNA viral não acontece
� O DNA do SV40 já presente na célula pode perder-se, 
ou ser integrado ao DNA da célula hospedeira
� Se o DNA do SV40 se perder, não ocorrerão sinais 
visíveis de infecção
� Se for integrado ao DNA da célula hospedeira, a célula 
infectada perderá o controle de seu próprio 
crescimento
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Copyright (c) 2000 V. T. Motta
Vírus, Câncer e AIDSVírus, Câncer e AIDS
� Como resultado do acúmulo da proteína T-grande, a 
célula infectada passa a comportar-se como uma 
célula cancerosa
� O gene da proteína T-grande é um oncogeneoncogene, que 
causa câncer
� Oncogenes
� São transportados de uma célula a outra por vírus, 
mas tais vírus geralmente se originam em células 
anteriormente infectadas. 
� Existem análogos desses genes nas células normais 
de muitas espécies diferentes, ou seja, em células que 
não foram infectadas por vírus 
� Quando algum evento desencadeante acontece, as 
células são transformadas
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Vírus, Câncer e AIDSVírus, Câncer e AIDS
� Como conseqüência de uma mudança nesse gene, a 
célula torna-se um câncer
� Os oncogenes virais foram incorporados nos 
genomas de muitos vírus e são carregados juntos 
com os genes necessários especificamente para a 
replicação do vírus
� Muitos vírus que transmitem oncogenes são 
retrovírus; os vírus de RNA que usam a transcriptase
reversa para copiar os seus genomas de RNA em DNA
� Os genomas de RNA de todos os retrovírus possuem 
genes para as proteínas do capsídeo (PC), para a 
transcriptase (RT) e para a proteína do envelope (PE)
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Copyright (c) 2000 V. T. Motta
Vírus, Câncer e AIDSVírus, Câncer e AIDS
CP RT EP
Typical viral gene
Rouse sarcoma virus
Oncogene
HIV
Gene for envelope protein
and other overlapping proteins
CP RT EP
RTCP