Exercícios código genético e síntese proteica

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QBQ - Exercícios Código genético e síntese proteica 
 
Nome:​ Caroline Barbosa Mendes ​N​o​ USP​ 9911131 
 
 
1) Quais são as principais moléculas de RNA necessárias para a síntese de 
proteínas? 
As principais moléculas de RNA necessárias para a síntese de proteínas são o 
mRNA, o tRNA e o rRNA. 
 
2) Descreva a função e a importância das enzimas aminoacil-tRNA sintetase para 
a síntese proteica. 
Essas enzimas além de serem as responsáveis pelo acoplamento do AA ao seu 
tRNA correspondente, também catalisam a ligação de um aminoácido ao resíduo de 
ribose terminal do tRNA correspondente, formando um aminoacil-tRNA. Seu 
funcionamento se dá a partir dos nucleotídeos presentes na molécula tRNA, que 
permitem que um tipo de aminoacil sintetase específico (ao todo são 20) se ligue à 
extremidade 3’ do tRNA e adicione apenas um determinado aminoácido. 
 
3) O que é um codon? Quais são os codons de iniciação e de parada? 
O códon é uma trinca de nucleotídeos presentes na molécula de mRNA que codifica 
um aminoácido de uma proteína. Há 64 combinações de tripletos possíveis para os 
4 pares de bases existentes no RNA, portanto, há aminoácidos que correspondem a 
mais de um códon e há códons que não codificam nenhum aminoácido. Estes 
últimos são chamados códons de parada. O códon de iniciação é o que corresponde 
ao aminoácido metionina (AUG) - que é trazida para dentro do ribossomo por um 
tRNA iniciador especial, diferente do que carrega a metionina para outras posições 
da cadeia polipeptídica -, e é responsável por indicar o início da tradução no mRNA. 
 
4) Descreva o início da síntese proteica em organismos procariotos e eucariotos, 
dando destaque para a diferença entre os dois processos. 
Em ​organismos procariotos o processo de iniciação da tradução requer a 
presença de uma subunidade menor do ribossomo, um tRNA especial iniciador da 
tradução, uma molécula de mRNA e três fatores protéicos de iniciação. Inicialmente 
uma subunidade ribossomal associa-se a um m RNA e aos fatores de iniciação IF-3 
e IF-1. A formação desse complexo depende da interação de bases chamada de 
sequência de Shine-Dalgarno. A região do mRNA que corresponde a sequência de 
Shine-Dalgarno e que interage com o ribossomo no processo de iniciação é 
denominada sítio de ligação do ribossomo e compreende cerca de 40 nucleotídeos. 
Em seguida, um tRNA especial (da N-formilmetionina), associado ao fator IF-2 se 
combina a subunidade ribossomal ligada ao mRNA. 
A última etapa da iniciação é a associação da subunidade maior do ribossomo, para 
que um ribossomo completo seja construído. Para isso, o IF-3 precisa se dissociar 
do complexo. E é por este motivo que o fator IF-3 é chamado de fator 
anti-associação das subunidades ribossomais. Os demais fatores de iniciação 
também são liberados após a chegada da subunidade maior do ribossomo. O tRNA 
iniciador se posiciona no sítio P do ribossomo completo - sendo ele o único tRNA 
bacteriano capaz de entrar no sítio P diretamente, sem ter que passar pelo sítio A. 
Após o posicionamento, o sítio A fica posicionado no segundo códon do mensageiro 
e ir´a determinar qual aminoacil-RNAt será incorporado nessa posição. 
Em ​organismos eucariotos​, a iniciação da tradução é mais complexa que 
nos procariontes e envolve diversos fatores de iniciação. Uma das diferenças é que 
o iniciador apresenta uma forma modificada da metionina, a formilmetionina. Outra 
diferença refere-se ao estado conformacional do mRNA a ser traduzido. Em 
procariontes, a agregação do ribossomo ao mRNA acontece assim que a 
extremidade 5’ se solta do DNA molde na transcrição - isso evita que o mRNA 
adquira estruturas secundárias que poderiam dificultar a iniciação da tradução. 
Enquant em eucariontes, o mRNA recém-sintetizado é empacotado com proteínas 
necessárias ao seu transporte do núcleo para o citoplasma. 
Uma etapa bem importante na sintese de proteínas nos eucariotos é o 
desempacotamento do RNAm. Nesse processo, uma proteína reconhece o cap da 
extremidade 5’ dos mensageiros eucarióticos, enquanto que outros fatores protéicos 
desfazem dobrammentos no início do mensageiro. 
Outra diferença importante desse processo entr eucariotos e procariotos é que, nos 
eucariotos, apesar de existir um RNAt iniciador que também carrega metionina, esta 
nunca é formilada, como em bactérias. Além disso, também em eucariotos, o 
complexo de iniciação se forma na extremidade 5’ do RNAm, percorrendo em 
seguida o RNAm até alcançar um códon AUG, onde se inicia a tradução. Desta 
forma, a tradução se inicia no códon AUG mais próximo à extremidade 5’ do 
mensageiro e não em uma sequência especial de bases como a de Shine-Dalgarno. 
No entanto, a eficiência da inicia~]ao parece depender de sequências de bases 
vizinhas ao códon de iniciação. 
 
5) Utilizando os seus conhecimentos de síntese proteica e a sequência abaixo, 
responda: 
CACCATAGGAGGAACAACCATGGGAGTCCCCATTACTCGCCAAAAATTACGGATACCCCGGTGAAACCATA 
 
a) Quantas proteínas estão codificadas neste mRNA? 
 Uma (01) proteína. 
 
b) Qual(aos) a(s) sua(s) sequência(s) primária(s)? 
Sua sequência primária é 
Gly-Val-Pro-Ile-Thr-Arg-Gln-Lys-Leu-Arg-Ile-Pro-Arg-UGA, considerando que 
o primeiro aminoácido codificado (metionina) costuma ser removido após a 
síntese da proteína. 
 
6) Após o tratamento de células com um composto químico mutagênico, você 
isola duas linhagens. Uma das linhagens apresenta alanina e outra apresenta 
metionina em um sítio proteico que normalmente conteria valina (Figura). Após 
novo tratamento desses dois mutantes com o composto mutagênico, você 
isola mutantes de cada um que agora apresentam treonina no sítio original de 
valina (Figura). Assumindo que todas as mutações envolvem uma única 
substituição nucleotídica, deduza os códons que foram usados para valina, 
metionina, treonina e alalina no sítio afetado. Você esperaria ser capaz de 
isolar mutantes para treonina a partir da linhagem original em apenas uma 
etapa? 
Os códons utilizados foram: 
Valina: GUG 
Alanina: GCG 
Metionina: AUG 
Treonina: ACG 
 
E respondendo a pergunta se eu esperaria isolar mutantes para treonina a partir da 
linhagem original em apenas uma etapa, a resposta é não, pois os códons para 
estes dois aminoácidos são os seguintes: 
Valina: GUU, GUC, GUA e GUG 
Treonina: ACU, ACC, ACA e AGG 
Sendo impossível ou muito improvável de isolar um mutante de valina para a 
treonina em uma unica etapa, pois deveria haver um códon de treonina que tivesse 
apenas uma base diferente da valina, o que não acontece. 
 
7) Qual das seguintes alterações mutacionais você considera ser a mais 
deletéria para a função do gene? Justifique suas respostas. 
1. Inserção de um único nucleotídeo próximo ao fim da sequência codificadora. 
2. Remoção de um único nucleotídeo próximo ao início da sequência codificadora. 
3. Deleção de três nucleotídeos consecutivos no meio da sequência codificadora. 
4. Substituição de um nucleotídeo por outro no meio da sequência codificadora. 
 
Eu considero a opção 3 como a mais deletéria removendo três nucleotídeos 
consecutivos no meio da sequência se altera a fase de leitura, que ocorre no início 
da sequência de codificação. Desta maneira, a proteína codificada conteriauma 
sequência de aminoácidos que não seria idêntica a original. 
 
8) Qual é a molécula responsável pela atividade catalítica do ribossomo? 
A molécula responsável pela atividade catalítica no ribossomo são as ribozimas, 
moléculas de RNA com atividade catalítica. 
 
9) O que há de tão especial a respeito do RNA para que se tenha formulado a 
hipótese de ele ser o precursor evolutivo do DNA e das proteínas? O que torna 
o DNA um material melhor do que o RNA para a função de armazenamento de 
informações genéticas? 
A hipótese do mundo do RNA assume que o RNA precedeu o DNA, evolutivamente, 
sendo visto como a primeira forma de vida na Terra, desenvolvendo posteriormente 
uma membrana celular em seu redor e convertendo-se assim na primeira célula 
procariota. Isso tudo porque o RNA pode se auto reproduzir, catalisando sua própria 
síntese, o que não acontece com o DNA, que precisa do RNA para realizar tanto sua 
transcrição quanto sua tradução. Acredita-se, portanto, que o DNA, evolutivamente, 
é um produto gerado a partir de uma adaptação para determinada função do RNA. 
O DNA é um material melhor que o RNA, nesse caso, pois ele é muito mais 
estável que o RNA, já que a remoção do grupo 2’-hidroxilo de RNA para formar o 
DNA de uma cadeira principal que é menos suscetível a clivagem por hidrólise, 
permite um armazenamento mais estável de informação genética no DNA. Além 
disso, a presença da timina no lugar da uracila, no código do DNA, permite que 
eventuais danos à sua estrutura, como por a exemplo a desaminação, sejam mais 
facilmente reconhecíveis e portanto mais facilmente reparáveis.