AULA 9 - Síntese proteica

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SÍNTESE PROTEICA
Prof.: Dra. Juliana Milani Araujo
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
 Etapa final no fluxo da informação genética.
 Compõe 44% do peso seco do corpo humano.
 Em função da abundância de proteínas – recursos
celulares consideráveis são dedicados à síntese
proteica.
 Papel central no transporte, catálise, estrutura e
regulação.
A SÍNTESE PROTEICA OCORRE EM 5 ETAPAS
1. Ativação do aa: formação do aminoacil-tRNA.
2. Iniciação: ligação da subunidade pequena e do
metionina-acil-tRNA no sitio AUG.
3. Elongação: o polipeptídeo nascente e elongado pela
ligação de novos aa.
4. Terminação: a parada na síntese se da pelo encontro
de um stop codon e o polipeptídeo se desliga.
5. Enovelamento e processamento pos-transcricional do
Polipeptídeo.
 A transferência de informação de uma sequência
de 4 letras mRNA para uma sequência de 20
letras de aa, é mais complexa do que a síntese de
nucleotídeos.
 A uma correspondência direta entre a transcrição
do DNA em RNA.
 Não ocorre correspondência entre os códons de 3
nucleotídeos do mRNA e os aa que representam.
 aa são anexados covalentemente em tRNA, que
se associam a rRNA, e junto com mRNA,
constroem uma cadeia polipeptídica.
3 RNAS SÃO NECESSÁRIOS NA SÍNTESE
PROTÉICA
 mRNA (RNA mensageiro) processado: carrega a
“informação”(ou seja, a seqüência de bases) para
a síntese da proteína.
 rRNA (RNA ribossômico): e um constituinte
estrutural e funcional dos ribossomos, aonde a
síntese protéica vai acontecer.
 tRNA (RNA transportador): carrega os aa que
serão adicionados a proteína nascente, e faz a
“leitura”da sequência de bases do mRNA.
 Isso quer dizer que o tRNA e a molécula que decodifica o
código genético.
RIBOSSOMO
 20 nm em diâmetro – facilmente detectados em
microscopia eletrônica.
 Constituidos por 65% rRNA e 35 % proteínas
ribossomais.
 O sitio ativo, das
ligações pepitidicas, é
constituído
basicamente de RNA –
classificados como
“ribozimas”.
 Alguns ribossomos estão livres no citosol –
maioria está ligada a membrana externa do RE –
chamado de REG.
 Todos os ribossomos são constituídos por duas
subunidades - cada uma contém um rRNA e
várias proteínas.
 Procariotos tem ribossomos 70S.
 Uma unidade 30S (16S RNA e 21 prts) e outra 50S (5S
RNA, 23S RNA e 34 prts).
 Eucariotos tem ribossomos 80S.
 Uma unidade 40S (18S RNA e 33 prts) e uma
60S (5S RNA, 28S RNA, 5,8S RNA e~49 prts).
 Mitocôndrias e cloroplastos tem
ribossomos 70S, similares aos
bacterianos.
 Ribossomos livres no citosol sintetizam proteínas
que vão ser utilizadas no citosol ou outras
organelas.
 Prts contendo pontes dissulfeto não podem ser sintetizadas
por essa subpopulação, pois o citosol e um ambiente
redutor.
 Ribossomos do REG, sintetizam prts que serão
exportadas, direcionadas a outras organelas ou
inseridas em membrana.
 Nesse caso, as proteínas são “internalizadas” no
REG concomitantemente ao processo de
tradução.
 A associação das subunidades ribossomais e sua
dissociação em cada ciclo de tradução são
fundamentais ao processo de tradução.
 O começo da síntese está inerentemente regulado
pela montagem dos ribossomos sobre o mRNA.
 O recrutamento da
subunidade pequena ao
mRNA é a primeira
etapa – células possuem
mecanismos para
controle.
 Início da tradução – mRNA e um tRNA iniciador
ligam-se à unidade ribossomal pequena.
 Uma vez ligada, a subunidade maior se junta e
forma um ribossomo ativo – começa a leitura do
mRNA em sequência 5`>3`.
 De acordo com que os códons são encontrados, um
tRNA entra nos centros de decodificação do
ribossomo.
 Ao encontrar um códon de terminação, o
ribossomo é liberado e dissocia as subunidades.
 mRNA tem em geral, 300 nucleotídeos de
comprimento.
 Assim, múltiplos ribossomos podem ocupar cada
mRNA – polissomo.
 A estrutura do ribossomo facilita a formação da
ligação peptídica.
 Sítio A – local de ligação do aminoacil-tRNA.
 Sítio P – para ligação do peptidil-tRNA.
 Sítio E – local de
saída, ocupado pelo
tRNA liberada.
 mRNA e o polipeptídeo presente passam por
canais separados no ribossomo.
 Isso exige que não estejam enovelados.
 O ribossomo induz uma torção no mRNA entre os
sítios A e P, para permitir o pareamento de bases
com dos tRNAs.
 Os polipeptídeos formam suas estruturas
tridimensionais após passarem pelo túnel
ribossomal de saída.
ATIVAÇÃO DE AA PARA A SÍNTESE PROTEICA
 Para a síntese de um polipeptídeo com uma
sequência definida por um mRNA, dois requisitos
são necessários:
1. O grupamento carboxila de cada aa deve ser ativado para
facilitar uma ligação peptídica.
2. Uma conexão deve ser estabelecida entre cada aa novo e a
informação no mRNA que a codifica.
 Ambos são satisfeitos por ligações covalentes do
aa ao tRNA antes da síntese proteica.
 Cada aa é anexado ao seu tRNA no citosol, e não
no ribossomo.
 Estes são ativados e conectados a tRNAs
específicos.
 Uma aminoacil-tRNA-sintase distina é
responsável pela ligação de cada um dos 20 aa
aos seus tRNAs.
 Cada aa tem sua enzima específica – porém ela
pode reconhecer mais de um tRNA.
TRNA E O RECONHECIMENTO PRECISO PELA
TRNA-SINTASE
 A fidelidade da síntese proteica exige que cada
sintase seja específica de um único aa e certos
tRNAs.
 A interação entre as sintases e o tRNA é referido
como segundo código genético.
 Papel fundamental na manutenção da precisão da síntese
proteica.
 Existem posições de nucleotídeos que estão
envolvidos na discriminação do substrato pelas
sintases.
 Alguns nucleotídeos são
conservados em todos os
tRNAs e não servem para
discriminar.
 10 ou mais nucleotídeos
específicos podem estar
envolvidos no reconhecimento
de um tRNA pela sua sintase
específica.
A PROVA DE CORREÇÃO GARANTE A
FIDELIDADE DAS SINTASES
 A aminoacilação do tRNA ativa um aa para
formação peptídica e junta o aa a um adaptador.
 Isso garante a localização correta do aa em um
peptídeo crescente.
 No entanto, a identidade do aa em um tRNA não
é conferida pelo ribossomo.
 Assim, a ligação do correta do aa é essencial à
fidelidade da síntese proteica.
 Falhas em um proteína são eliminadas quando a
mesma é degradada e não são passadas para
gerações futuras.
 Assim, elas têm menos significado biológico do
que erros no DNA.
 O grau de fidelidade na síntese proteica é
suficiente para garantir que a maioria não
contenha nenhum erro.
 Uma molécula defeituosa em geral não tem
importância quando a célula contém diversas
cópias corretas da mesma proteína.
INICIAÇÃO DA SÍNTESE
 Recrutamento da subunidade menor 
do ribossomo ao mRNA.
 Identificação do códon de iniciação.
 Associação do tRNA carregado com o 
mRNA e recrutamento da subunidade 
maior para ativar o ribossomo.
 Seqüências específicas de bases no mRNA
ajudam o complexo de iniciação a identificar o
códon AUG iniciador.
 Também chamada de sítio de ligação do
ribossomo (RBS).
A INICIAÇÃO REQUER MUITOS FATORES
PROTEICOS
ELONGAÇÃO DA CADEIA POLIPEPTÍDICA
 O polipeptídeo nascente é alongado por meio de
ligação covalente de sucessivos aa.
 A elongação exige proteínas citosólicas
conhecidas como fatores de elongação (EF-Tu,
EF-Ts r EF-G) e GTP.
 As células utilizam 3 etapas para adicionar cada
resíduo de aa.
1ª etapa – o aminoacil-tRNA chega
ao ribossomo com ajuda do EF-Tu.
Necessita da hidrólise do GTP e dá
tempo à prova de correção da
interação códon-anticódon.
2ª etapa – uma ligação peptídica é
formada entre dois aa ligados por
seustRNAs nos sítios ribossomais
A e P.
3ª etapa – translocação do peptidil-
tRNA do sítio A para o P.
TERMINAÇÃO DA SÍNTESE PROTEICA
A terminação é sinalizada pelo
códon de parada no mRNA (UAA,
UAG, UGA).
Três fatores de liberação (RF-1, RF-
2, RF-3) contribuiem para:
1- hidrólise do peptidil-tRNA
terminal,
2- liberação do polipeptídeo livre do
último tRNA, não carregado do sítio
P,
3- dissociação do ribossomo.
ENOVELAMENTO DE PROTEÍNAS, MODIFICAÇÃO E
MARCAÇÃO
 Para obter formas biologicamente ativas, os
polipeptídeos devem se enovelar nas
conformações tridimensionais corretas.
 Algumas proteínas enovelam espontaneamente,
outras necessitam de ajuda das chaperonas.
 Modificações pós-transcricionais modulam a
atividade de muitas proteínas.
 Diversas proteínas são modificadas no RE.
AS SEQUÊNCIAS-SINAL DIRECIONAM PROTEÍNAS AOS
DESTINOS CELULARES CORRETOS
Seqüência 
sinalizadora
(15 a 60 aminoácidos)
Sinal de distribuição 
típico (região N-
terminal).
Peptidades-sinal –
removem a sequência-
sinal da proteína, após o 
enderaçamento tenha 
completado.
Cada sequência especifica um 
destino particular na célula.
Reconhecida por receptores de 
enderaçamento complementares que 
guiam proteínas ao seu destino.
UMA PARTÍCULA DE RECONHECIMENTO DE SINAL (SRP) 
DIRECIONA SEQUÊNCIAS-SINAL DO RE PARA UM RECEPTOR
ESPECÍFICO NA MEMBRANA DO RE RUGOSO
Sec61 - centro 
do 
translocador
da membrana 
do RE 
1
2
A MAIORIA DAS PROTEÍNAS SINTETIZADAS NO RE RUGOSO É
GLICOSILADA
Cerca de metade das proteínas eucarióticas é 
glicosilada.
A maioria das proteínas (hidrossolúveis e de 
membrana) sintetizadas no RER é glicosilada -
glicoproteínas.
Poucas proteínas no citosol é glicosilada ou 
apresenta uma glicosilação simples – adição de 
uma N-acetilglicosamina a um resíduo de Ser ou 
Thr.
Glicosilação no lúmen do RER: 
transferência de um oligossacarídeo 
precursor pré-formado (composto de N-
acetilglicosamina, manose e glicose, 
contendo um total de 14 açúcares) ao 
grupo N da cadeia lateral de um aa
asparagina.
OLIGOSSACARÍDEOS SÃO UTILIZADOS COMO RÓTULOS PARA
MARCAR O ESTADO DE ENOVELAMENTO DA PROTEÍNA
Glicosil-transferase –
adiciona glicose a 
aqueles 
oligossacarídeos que 
estão associados a 
proteínas 
desenoveladas 
Chaperonas (calnexina
e calreticulina): 
lectinas que se ligam a 
oligossacarídeos nas 
proteínas que não 
estão enoveladas 
corretamente. 
Depois de enovelada 
corretamente a glicose 
é retirada da proteína 
para sair do RE
PROTEÍNAS ENOVELADAS INADEQUADAMENTE SÃO
EXPORTADAS DO RE E DEGRADADAS NO CITOSOL
Muitas transportadas para 
o RE falham na tentativa 
de alcançar seu 
enovelamento ou estado 
oligomérico adequado 
Voltam para o citosol, onde 
serão degradadas, por um 
mecanismo de 
retrotranslocação
(deslocamento )
Sec6
1
Segue uma via similar, utilizando mesmo tipo de 
translocador que medeia a importação
Remove as cadeias 
oligossacarídicas
Polipeptídeo 
desglicosilado é 
ubiquitinado
Auxilia na 
distinção
DIFERENÇA ENTRE PROCARIOTOS E
EUCARIOTOS – SÍNTESE PROTÉICA.