Tradução do código genético

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Tradução – O código genético
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Instituto de Biologia
Departamento de Genética
Disciplina: Genética molecular
Introdução
• Como são relacionadas as sequências e um gene e sua proteína 
correlata?
• Por que se diz que o código genético é não superposto e 
degenera?
• Qual é a evidência de que o rRNA, e não as proteínas 
ribossômicas, efetua as principais etapas da tradução?
• O que é o processamento pós-tradução, e por que é 
importante para o funcionamento da proteína?
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Importante
• Os componentes da maquinaria de tradução e o processo de tradução 
são similares em procariotos e eucariotos.
• Diferem onde a transcrição e a tradução ocorrem na célula.
• Procariontes: transcrição e tradução são acopladas.
• Eucariontes: transcrição ocorre no núcleo, tradução no citoplasma.
3Bactéria
Genes codificam proteínas
• George Beadle e Edward Tatum (década de 1930)
caracterizaram diferentes mutantes do fungo filamentoso
Neurospora crassa quanto a síntese do aminoácido
arginina.
Lançaram então a hipótese: Um gene-Uma enzima!
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George Beadle
Edward Tatum
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• Charles Yanofsky 1963
• Demonstrou a correspondência linear entre os nucleotídeos de um 
DNA e os aminoácidos na proteína
• Triptofano sintetase – duas subunidades alfa e duas beta
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• Identificou 16 alelos mutantes do gene trpA
• Codificando a subunidade a
• Todos os 16 alelos sintetizavam formas inativas da 
proteína
• Mapeou e conseguiu mostrou que as mutações 
ocorriam na mesma ordem – DNA e Cadeia 
polipeptídica - colineariedade
Genes codificam Proteínas
• A hipótese foi modificada para um gene - um polipeptídio
• Porque: Nem todas proteínas são enzimas (ex. Insulina,
queratina,colágeno,etc.). Além disso, muitas proteínas são
compostas de subunidades chamadas cadeias polipeptídicas
(ex.Hemoglobina).
• Embora no genoma humano um gene possa ser responsável pela 
síntese de mais um peptídeo!
7Molécula insulina Molécula queratina
Molécula hemoglobina
Estrutura das proteínas
• As proteínas são os principais determinantes da forma e função
biológica.
• é um polímero composto por monômeros, chamados aminoácidos.
• Formando uma cadeia polipeptídica.
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 Um peptídeo= um aminoácido
 Um dipeptídeo= dois aminoácidos
 Um polipeptídeo= três ou mais aminoácidos
AMINOÁCIDOS E
LIGAÇÕES PEPTÍDICAS
Estrutura aminoácidos 
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Carbono α
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A estrutura da proteína
• A proteína tem a estrutura complexa com quatro níveis de organização.
• Estrutura primária: sequência linear.
• Estrutura secundária: cadeia polipeptídica se dobra (Pontes de hidrogênio, 
forças eletrostáticas e forças de van der Waals). Ex.: α-hélice e 
conformação β.
• Estrutura terciária: é produzida pelo dobramento da estrutura secundária.
• Estrutura quaternária: proteína composta de dois ou mais polipeptídios, 
separados e dobrados (subunidades), unidos por pontes fracas. Ex.: 
hemoglobina (heterodímero – 4 subunidades).
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Proteínas e nível de complexidade
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Primária Secundária Terciária Quaternária
Código genético
• O DNA é composto de 4 unidades básicas (nucleotídeos).
• Os polipeptídios são compostos de diferentes aminoácidos: Alanina(Ala), 
Arginina (Arg), Asparagina(Asn), ………. Tirosina (Tyr). 
Como o DNA codifica para proteínas?
Como esse código é lido?
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Código superpostos versus não superpostos
• O código não é superposto: A inserção ou deleção de uma base na fita 
codante pode induzir um leitura diferente da inicial em cadeia.
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Propriedades do código genético
Experimentos mostraram que cada aminoácido é 
codificado por um triplete.
• Nirenberg e outros biologistas moleculares 
identificaram os tripletes. 
• Cada 3 bases no mRNA representam um códon.
• Não tem vírgulas: A leitura se dá a partir do ponto 
inicial sem interrupções.
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Propriedades do código genético
Número de letras por código
• 4 bases e 20 aminoácidos?
• Se 2 bases codificassem para um aminoácido = 16 combinações 
possíveis.
• Se 3 bases codificassem para um aminoácido = 64 possíveis 
combinações, isto seria mais que bastante. 
• O código genético é degenerado
• ou redundante - alguns aminoácidos são especificados por pelo menos 
duas ou mais trincas diferentes.
• O código genético é não-ambíguo
• O código genético é (quase) universal (igual em todos os organismos). Em
mitocôndrias há variações.
Código genético
• Marshal Niremberg e Heirinch Matthaei (1961)
• Misturaram poli(U) com a maquinaria da síntese de proteínas
• Observaram a formação de uma proteína - polifenilalanina
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Códons sinalizadores 
• Geralmente AUG representa o começo da sequência polipeptídica
(Met – metionina).
• 3 códons representam sinais de parada (stop códons), sinalizando 
para o fim da síntese do polipeptídeo.
• UAG: códon âmbar. 
• UGA: códon opala.
• UAA: códon ocre.
• São chamados códons sem sentidos, pois não designam aminoácidos.
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Relembrando conceitos
mRNA (RNA mensageiro): Contém a mensagem do gene e é traduzido 
no citoplasma de forma linear.
• Enquanto, os RNAs funcionais são ativos como RNA, mas não 
traduzidos.
• As principais classes de RNAs funcionais são importantes para síntese 
de proteínas: rRNA e tRNA.
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Relembrando conceitos
• tRNA: são os adaptadores do códon de três nucleotídeos no mRNA ao 
aminoácido, que é levado ao ribossomo pelo processo de tradução.
• rRNA: são os principais componentes dos ribossomos, grandes 
complexos macromoleculares que reúnem os aa para formar a 
proteína, cuja sequência é codificada em um mRNA específico.
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tRNA
• Tipo de RNA funcional.
• Cada aminoácido liga-se a um tRNA
específico
• O anticódon é complementar ao códon 
para o aminoácido levado pelo tRNA.
• Como os códons do RNA são lidos no 
sentido 5’→3’, anticódons são lidos no 
sentido 3’→5’.
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• Aminoacil-tRNA sintetases: catalisam a ligação 
de um aminoácido específico com o tRNA 
específico.
Importante: Há uma enzima específica 
para cada aminoácido.
• O complexo aminoácido-tRNA
é chamado aminoacil-tRNA
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tRNA
Tabela do código genético
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Um aminoácido 
específico pode 
corresponder a mais 
de um tipo de códon.
Novamente a redundância - tRNA
• O número de códons para um único aminoácido varia. Por quê?
1. A maioria dos aminoácidos pode ser levada aos ribossomos por tipos de 
tRNA alternativos.
2. Algumas espécies de tRNA carregados conseguem trazer seus aa 
específicos para qualquer um de vários códons. (oscilação)
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Novamente a redundância
• Oscilação é a situação em que o terceiro nucleotídeo de um 
anticódon pode formar dois alinhamentos.
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Pareamento oscilante
Base 5’do Anticódon Base 3’ do Códon C 
C G
A U
U A ou G
G U ou C
I U, C, ou A
Ribossomos
• Estrutura na qual ocorre a síntese de proteínas
• Cada ribossomo é composto de uma subunidade maior e uma menor;
• Cada subunidade é um agregado de proteínas e RNA ribossomal (rRNA). 
(3 tipos de RNA e até 50 proteínas)
• Em procariontes:
• Subunidade menor 30S
• Subunidade maior 50 S
• Em eucariontes:
• Subunidade menor 40S
• Subunidade maior 60 S
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Características dos ribossomos
• A síntese de proteínas ocorre quando tRNA e as moléculas de mRNA se 
associam aos ribossomos.
• As moléculas de tRNA e mRNA são posicionadas no ribossomo, de modo 
que o códon do mRNA possa interagir com anticódon do tRNA.
• Há três sítios de ligação para o tRNA: 
• O sítio A (aminoacil): liga um aminoacil-tRNA a subunidade 30S.
• O sítio P: é onde se liga o tRNA que está ligado à cadeia polipeptídica 
crescente, parte da qual entra a subunidade 50S;
• O sítio E: contém um tRNAdesacilado (sem aminoacil), que está pronto 
para ser liberado do ribossomo.
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• Duas regiões no ribossomo são críticas para síntese de proteínas:
• O centro decodificador: na subunidade 30S garante que apenas os tRNAs que
levam anticódons que se ajustam aos códons, serão aceitos pelo sítio A.
• O centro peptidiltransferase: na subunidade 50S é o local onde a formação da
ligação peptídica é catalisada.
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• Ribossomo, o mRNA, os tRNAs e proteínas adicionais são necessárias para 
o término bem-sucedido de cada fase.
• Início
• O tRNA contendo o anticódon para metionina (3’..UAC..5’) liga-se ao 
códon de iniciação (5’..AUG..3’) do mRNA. 
Etapas da Tradução: Início, alongamento e 
término da tradução
• A subunidade maior do ribossomo se liga à pequena constituindo o 
ribossomo 
• O tRNA iniciador se liga no sitio P do ribossomo, ou seja, o primeiro 
tRNA se liga no sítio P e não no A.
• Diversas proteínas,chamadas fatores de iniciação, são requeridas para o 
passo de iniciação
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Início
Iniciação em procariontes
• Em bactérias, um grupo formil é adicionado à metionina enquanto o 
aminoácido se liga ao iniciador, formando N-formilmetionina (é removido 
depois).
• Os códons de iniciação são precedidos por sequências especiais chamadas 
de Shine-Dalgarno, que fazem par com a extremidade 3’ de um rRNA, 
chamado rRNA 16S, na subunidade ribossômica 30S.
• Esse pareamento posiciona corretamente o códon de iniciação no sítio P.
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Iniciação em procariotos
• Três proteínas – IF1, IF2 e IF3 – são necessárias para iniciação correta.
• IF3: mantém a subunidade 30S dissociada da 50s.
• E para que IF2 e IF1 atuem de modo que apenas o tRNA iniciador entre 
no sítio P.
• O ribossomo 70S completo, reconhecimento do AUG e a liberação dos 
fatores de iniciação.
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Iniciação em eucariotos
• No citoplasma, os mRNAs são cobertos por proteínas, e algumas regiões 
podem ter dupla hélice devido ao pareamento de bases intramoleculares.
• Essas regiões tem que ser removidas para expor o códon iniciador AUG.
• A remoção é feita por fatores eucarióticos de iniciação eIF4 A, B e G, que 
se associam à estrutura cap e a subunidade 40S e ao tRNA iniciador para 
formar um complexo de iniciação
Iniciação em eucariotos
• Uma vez no lugar, o complexo move-se no sentido 5’ → 3’ e desenrola as 
regiões com pareamento de bases.
• A sequência exposta é percorrida à procura do códon AUG.
• Após o códon AUG se alinhar ao tRNA iniciador, o complexo de iniciação é 
unido a subunidade 60S para formar o ribossomo 80S.
• Como em procariotos, os fatores de iniciação se dissociam para formar o 
ribossomo antes que a fase de alongamento se inicie.
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Alongamento
• Cada aminoácido é adicionado à cadeia polipeptídica crescente enquanto 
tRNA desacilado é reciclado pela adição de outro aminoácido.
• Os fatores de protéicos, de alongamento, EF-Tu e EF-G, ajudam no processo 
de alongamento.
• EF-Tu: se associam a aminoacil-tRNA para formar o complexo ternário.
• EF-G: parece ajustar-se ao sítio A.
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Alongamento
• Formação da ligação peptídica: Uma enzima chamada peptidiltransferase
separa o polipeptídeo do tRNA do sítio P e liga ao aminoácido que está no sítio
A.
• O tRNA livre no sítio P deixa o ribossomo. O mRNA se desloca um códon e o
tRNA, contendo o polipeptídeo, é translocado do sitio A para o sítio P. O
próximo códon fica livre no sítio A para receber o próximo tRNA.
• Este ciclo é repetido, culminando com o crescimento da cadeia.
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Término da tradução
• O ciclo continua até o códon no sítio A ser um dos três códons de 
determinação (UAA, UAG, UGA).
• Assim, uma proteína chamada fator de liberação, chega ao sítio A e se liga 
no códon.
• Em bactéria: RF1 (reconhece UAA), RF2 (reconhece UAA ou UAG) e RF3 
(assiste a RF2).
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Término da tradução
• Fatores de liberação causa se ajustam ao sítio 
A da subunidade 30S.
uma molécula de água entra na formação 
polipeptidiltransferase que leva a:
• Liberação do polipeptídeo que está no 
sítio P. 
• Dissociação das subunidades do 
ribossomo. 
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Eventos pós-traducionais
• Aminoácidos podem ser removidos
• Ligações covalentes podem se formar entre os aminoácidos 
• Açúcares ou fosfatos podem ser adicionados a alguns aminoácidos 
• Polipeptídeos diferentes podem se associar para formar a estrutura 
quaternária de uma proteína.
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Observações importantes
• Diversos ribossomos podem traduzir o mesmo mRNA ao mesmo 
tempo em diferentes pontos ao longo da molécula.
• Estes conjuntos de ribossomos são chamados poliribossomos e são 
visíveis sob microscopia eletrônica.
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