Biologia Molecular - Aula 05 e 06

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Biologia Molecular
Profª. Alice Ornelas @ornelas_alicem
Aula 5 e 6. SÍNTESE PROTEICA
✓ TRANSCRIÇÃO
✓ PROCESSAMENTO DO RNAm: cap (5’), splicing e cauda poli A (3’)
✓ TRADUÇÃO
Dogma Central da Biologia
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
GENE: É um segmento do DNA que possui a
informação para a produção de uma ou mais
proteínas.
Proteínas são sintetizadas em duas etapas:
• transcrição, onde o gene serve como
molde para a síntese de RNA.
• tradução, onde a sequência de
nucleotídeos do RNAm é traduzida em
proteína.
Importância do Gene para a 
síntese proteica
Genética
AULA 5: REPLICAÇÃO E TRANSCRIÇÃO GÊNICAS
• Região Codificadora formada de :
• sequências codificantes (ÉXONS) e
• sequências não codificantes (ÍNTRONS).
• Sequências nucleotídicas adjacentes que sinalizam o “início” e “fim” de transcrição de um
gene.
• Na extremidade 5’ está a região promotora, que é onde a transcrição tem início.
• Na extremidade 3’ está a região de término da transcrição.
Região de término
Estrutura do GENE
Transcrição
❖ É o mecanismo de produção de um RNA, a partir de um molde de DNA.
❖ Diferenças com a replicação:
❖ Somente uma das fitas de DNA é usada como molde;
❖ Não existe a necessidade de um primer (iniciador) para a adição do 1º ribonucleotídeo.
❖ Semelhanças com a replicação:
❖ Ocorre na orientação 5’ → 3’. 
❖Assim a molécula produzida é complementar à fita molde de DNA (troca de T →U)
❖ A fita de DNA usada como molde é a 3’ → 5’
Transcrição
❖ É o mecanismo de produção de um RNA, a partir de um molde de DNA.
Transcrição
❖ Envolve 3 etapas:
▪ Iniciação
▪ Alongamento
▪ Término
Transcrição em Procariotos
▪ Iniciação:
▪ RNA polimerase de E. coli é uma enzima multimérica: formada por várias
subunidades: 2 α, β, β’ e σ (sigma).
• ligação da RNA pol ao promotor
• abertura do DNA molde
• formação das ligações fosfodiéster entre os primeiros 8 nucleotídeos.
que reconhece o promotor
RNA pol abre a dupla fita de DNA
Iniciação da transcrição passo a passo
Iniciação da transcrição passo a passo
→ Iniciando o alongamento
Alongamento
❖ O desligamento do fator σ faz com que a RNA pol sintetize o RNA muito
rapidamente;
❖ A RNA pol é capaz de desenrolar o DNA molde e romper as ligações de
hidrogênio, abrindo as fitas e, também, é capaz de restaurar o pareamento de
bases do DNA, logo em seguida.
❖ A síntese do RNA termina quando a RNA pol atingir a região de término no DNA
molde.
Término
❖ A região de término no DNA propicia a formação de uma estrutura que
favorece o rompimento do complexo: RNApol/DNA/RNA.
❖ Dois tipos de término em E.coli:
▪ dependente de rho: Uma proteína que se liga ao complexo no sítio de
término e libera o RNA recém sintetizado.
▪ independente de rho: ocorre a formação de um grampo (hairpin)
Transcrição em Procariotos
❖ A transcrição e Tradução ocorrem SIMULTANEAMENTE;
❖ Não ocorre Processamento do RNAm.
❖ Ocorre no citoplasma (Procariotos não possuem núcleo).
Transcrição em Eucariotos
❖ Ocorre no núcleo;
❖ O RNAm recém sintetizado é chamado de transcrito primário (pré RNAm) e
somente após sofrer o Processamento, torna-se RNAm maduro.
❖ O RNAm processado vai para o citoplasma onde ocorrerá a tradução.
Iniciação
❖ Existem 3 RNA polimerases (10 ou + subunidades)
▪ RNA pol I: sintetiza todos os RNAr, com exceção do RNAr 5S
▪RNA pol II: sintetiza o RNAm
▪RnA pol III: sintetiza os RNAt, o RNAr 5S e pequenos RNAs nucleares
(snRNA).
❖ As RNA polimerases de eucariotos precisam de fatores de transcrição, os quais
reconhecem o promotor e se ligam a ele, possibilitando a ligação da Rna pol.
Transcrição em Eucariotos
❖Fatores de ligação necessários para o funcionamento da RNA pol II
Transcrição em Eucariotos
Região promotora
TFIIF ajuda a levar a RNA pol II até região promotora
Possui função helicase, permitindo a abertura da dupla fita de DNA; 
fosforila a RNA pol II o que permite o início da transcrição
Síntese de 60-70 nucleotídeos iniciais
Alongamento e Término
❖ O TFIIF fica associado à RNA pol II durante todo o alongamento;]
❖ A atividade da RNA pol II aumenta após ligação dos fatores de alongamento;
❖ Ao término da síntese do RNAm, a RNA pol II é defosforilada e reciclada,
podendo ser reutilizada para sintetizar outra RNAm.
Processamento do RNAm
Consiste em 3 etapas:
▪ Capeamento da extremidade 5’ do RNAm
▪ Splicing
▪ Poliadenilação da extremidade 3’ do RNAm
Capeamento do RNAm
❖ Enquanto a cadeia de RNAm está sendo alongada (30 nucleotídeos), a
extremidade 5’ é modificada pela adição de uma guanosina metilada (cap)
Poliadenilação do RNAm
❖ A RNA pol II transcreve um
segmento de DNA bem maior que o
necessário para produzir o RNAm.
❖poli A polimerase após
reconhecer uma sequência
AAUAAA, adiciona uma cauda
poliA, formada por cerca de 200
Adenosina, na extremidade 3’.
AAAAAA...
Splicing do RNAm
❖ É o processo de remoção dos Íntrons e união dos Éxons.
Splicing
Splicing do RNAm
❖ É necessário ribonucleoproteínas, as quais reconhecem sequências específicas do
RNAm e retiram o íntron na forma de uma alça.
❖ Ribonucleoproteínas
são associações de snRNAs
(RNA nucleares pequenos)
com proteínas.
❖ As ribonucleoproteínas
U1, U2, U3, U4, U5 e U6
se ligam ao íntron formando uma alça.
Essa estrutura é chamada de spliceossomo
Splicing alternativo
❖ É a utilização de diferentes éxons de um pré RNAm para formar RNAm
maduros diferentes;
❖Estima-se que 5% dos pré RNAm de eucariotos realizam splicing alternativo.
Splicing alternativo
❖Exemplo: gene que codifina a tropomiosina, um único pré RNAm é capaz de formar 7
tipos de RNAs mensageiros. Ainda não se sabe como quais éxons são escolhidos!
TRADUÇÃO DO RNA
Transcrição Tradução
Replicação
DNA
Proteínas
O CÓDIGO GENÉTICO
4 nucleotídeos
20 aminoácidos
O CÓDIGO GENÉTICO
64 códons:
➢61 códons →
Traduzidos em AAs
➢3 stop códons → NÃO 
SÃO TRADUZIDOS:
UAG
UGA
UAA
➢1 códon de iniciação: 
AUG
Códon: Tríade de nucleotídeos encontrados no RNAm
O CÓDIGO GENÉTICO
As 3 características do Código Genético:
• Universal: os códons têm o mesmo significado em quase todos os
organismos. Assim, o códon AAU codifica o aminoácido Asparagina
(Asn) tanto em um ser humano como em um Streptococcus.
•Degenerado: Significa que um mesmo aminoácido pode ser
codificado por diferentes códons.
Mas lembre-se o OPOSTO NÃO é VERDADE: Um CÓDON NÃO pode
codificar mais de um AA.
O CÓDIGO GENÉTICO
As 3 características do Código Genético:
• Não-superposto: A leitura dos códons não se sobrepõe.
Não- Superposto
Superposto
Tradução (Síntese Proteica)
❖ 3 RNAs são necessários para efetuar a síntese protéica:
• RNAm maduro: carrega a “informação”(ou seja, os códons) para a síntese
da proteína.
• RNAr (RNA ribossômico): é um constituinte estrutural e funcional dos
ribossomos, aonde a síntese proteica vai acontecer
• RNAt (RNA transportador): carrega os aminoácidos que serão adicionados a
proteína nascente, e faz a “leitura”da sequência de bases do RNAm. Isso quer
dizer que o RNAt é a molecula que decodifica o código genético.
Os ribossomos
• Constituídos por 65% rRNA e 35 % proteínas ribossomais.
• Alguns ribossomos estão livres no citosol, mas a maioria está
ligada a membrana externa de algumas regiões do retículo
endoplasmático, que passa a ser chamado de RER.
• Todos os ribossomos são constituídos por duas subunidades:
Os ribossomos
• A unidade de medida dos ribossomos é o Svedberg(S), que mede
a velocidade de sedimentação em um centrifugacão.
• Procariotos tem ribossomos 70S, contituídos de uma unidade 
30S (16S RNAr e 21 proteínas) e outra 50S (5S RNAr, 23S RNAr e 
34 proteínas).
• Eucariotos tem ribossomos 80S, constituídos de uma unidade
40S (18S RNAr e 33 proteínas) e uma 60S (5S RNAr, 28S RNAr,
5,8S RNAr e ~49 proteínas).
SÍNTESE DE PROTEÍNAS OCORRE NOS RIBOSSOMOS
PROCARIOTOS
EUCARIOTOS
RNAt
(reconhece os códons do RNA e carrega os aminoácidos)O reconhecimento dos códons se dá pelo anticódon (trinca de nucleotídeos
complementares aos códons presentes no RNAm)
SÍNTESE DE PROTEÍNAS
1) Ativação dos AAs: formação do 
aminoacil-RNAt
2. Iniciação: ligação da subunidade menor do 
ribossomo e da metionina-tRNA no códon AUG
• Em procariotos: O 1º AA é uma metionina formilada: formilmetionina
• Em eucariotos: O 1º AA é uma metionina não formilada: metionina
• Além disso, seqüências específicas de nucleotídeos no RNAm ajudam o
complexo de iniciação a identificar o códon AUG iniciador:
•Em procariotos: seqüências Shine-Dalgarno
•Em eucariotos: seqüências Kozac
*R = purina (A ou G)
Procariotos e Eucariotos
INICIAÇÃO
A subunidade menor ribossômica
juntamente com os fatores de iniciação
(IFs) e o Met-RNAt se ligam ao RNAm e
iniciam a varredura pelo códon de
iniciação (AUG).
Após encontrar o AUG inicial , os fatores
de iniciação saem e a subunidade maior
se liga à menor formando o ribossomo.
Procariotos e Eucariotos
Sítios Ativos do Ribossomo
AminoacilExit Peptidil
Sítio ASítio PSítio E
Procariotos e Eucariotos
Ribossomo caminha no 
sentido 5’ 3’
INICIAÇÃO
Procariotos: Formil-metionina
Tradução simultânea à transcrição
Eucariotos: Metionina
Tradução após o processamento do 
RNAm
Procariotos e Eucariotos
RNAt Met fica posicionado no sítio P quando o ribossomo se fecha;
Sítio A livre para novo aminoacil RNAt que pareia com 2º códon;
Aminoacil RNAt são acompanhados de Fatores de alongamento +GTP. Se
o pareamento está correto  cliva GTP em GDP e o fator é liberado;
Ligação Peptídica entre os 2 aas promovida pela peptidil transferase;
Transferência da Met para o aminoacil RNAt do sítio A e o RNAt do sítio
P fica descarregado ;
Ribossomo move-se 1 códon no sentido 5’  3’ com participação de
Fatores de alongamento + GTP e desloca o RNAt vazio para o sítio E e
o RNAt com os AAs ligados para o sítio P;
Sítio A livre para próximo aminoacil RNAt.
3) Alongamento
Procariotos e Eucariotos
1
2
3
4
5
A
E
E
Processo continua até aparecer o códon de terminação no sítio A.
1. Códons de terminação são reconhecidos
por Fatores de liberação (RF) no sítio A.
2. A ausência de tRNA no sítio A promove a
dissociação das duas subunidades do
ribossomo
3. Liberação da proteína
4. Término da tradução
Procariotos e Eucariotos
* “Release Factor” = Fator de Liberação
6
7
8
9
10
4) Término
Expressão da Informação genética contida no DNA ocorre em 2 etapas
Núcleo Núcleo/Citoplasma Citoplasma
RESUMO DA AULA