Metabolismo de proteínas

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Lehninger, 6ª ed, 2014 Capítulo 25
Leonardo Dutra Rubim
Curso de Farmácia na Universidade Estadual de Londrina – UEL
Leonardo.dutra@uel.br
V. 1
mailto:Leonardo.dutra@uel.br
➢ Tradução: processo final do dogma central da
biologia molecular em que há a leitura do código
genético no mRNA para a síntese de proteínas
específicas.
➢ Aminoacil-tRNA-sintetase: enzima responsável por
catalisar o processo de ativação dos aminoácidos
por ATP
➢ Códon: trinca de nucleotídeo que codifica um
aminoácido específico (são lidos de maneira
sucessiva e sem sobreposição no mRNA)
➢ O primeiro códon é (~) específico para cada
aminoácido e determina a fase de leitura
➢ Códon de iniciação (AUG): codifica resíduos Met na
posição interna dos polipeptídeos e inicia o
processo de adição de aminoácidos
➢ Códon de terminação (UAA, UAG, UGA): sinalizam a
parada da síntese e não codificam aminoácido
nenhum.
➢ Fase de leitura aberta (ORF): fase de leitura que
não apresenta um códon de terminação entre 50 ou
mais códons consecutivos. Geralmente, quando
longas, codificam proteínas.
➢ O código genético é degenerado: um aminoácido pode
ser codificado por mais de uma trinca de
nucleotídeos.
➢ Anticódon: sequência de três bases nos tRNA que
pareiam com os códons no mRNA
➢ A primeira base do códon pareia com a terceira bse
do anticódon
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Código genético 
➢ Ribossomos eucarióticos:
❑ Diâmetro de cerca de 23nm
❑ Coeficiente de sedimentação: 80S
❑ Subunidades 60S e 40S
➢ Ribossomos procarióticos:
❑ Diâmetro de cerca de 28nm
❑ Coeficiente de sedimentação: 70S
❑ Subunidades 30S e 50S
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Código genético 
→ Relembrando ←
➢ Proposto por Crick
➢ Explica como um tRNA pode ler mais de um códon com
o mesmo anticódon na mesma molécula de tRNA
➢ A inespecíficidade da terceira base garante uma
dissociação rápida do anticódon, o que aumenta a
velocidade da tradução
➢ Nucleotídeo Iosinato (I):
❑ Contém hipoxantina como base (incomum)
❑ Pode formar ligações de hidrogênio fracas com
U, A e C
❑ Presente no anticódon
1. As duas primeiras bases de um códon no mRNA
sempre estabelecem pareamento fortes de bases do
tipo Watson-Crick com bases correspondentes no
anticódon. Confere maior parte da especificidade
2. A primeira base do anticódon determina o
número de códons reconhecidos pelo tRNA
❑ Se for C ou A: pareamento específico
❑ Se for U ou G: pareamento pouco específico
❑ Se for I: pareamento inespecífico
3. Quando um aminoácido é especificado por
diversos códons diferentes, os códons que diferem
em uma das 2 primeiras bases necessitam de t RNA
diferentes.
4. Um mínimo de 32 tRNA são necessários para
traduzir todos os 61 códons (31 para codificar
aminoácidos e 1 para o início da tradução)
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➢ Formados por uma única fita de RNA enovelada numa
estrutura tridimensional
➢ Em 2 dimensões, os tRNA tem possuem um padrão de
ligações de H que formam um padrão de folha de
trevo com quatro braços
➢ Em 3 dimensões tem formato de um L torcido
➢ Braço do aminoácido: pode carregar um aminoácido
específico
➢ Braço do anticódon: contém o anticódon
➢ Braço D (carrega o nucleotídeo incomum di-
hidrouridina (D)) e o braço TψC (contém
ribotimidina (T) e pseudouridina (c): contribuem
com interações importantes para o enovelamento das
moléculas de tRNA, e o braço TψC interage com o
rRNA da subunidade maior do ribossomo
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Síntese proteica 
➢ Necessidades químicas:
❑ Grupamento carboxila de cada aminoácido deve
ser ativado para facilitar a formação da
ligação peptídica.
❑ Um elo deve ser estabelecido entre cada novo
aminoácido e a informação contida no mRNA que
o codifica.
➢ Ambas as necessidades são supridas quando o
aminoácido certo é ligado ao tRNA certo em uma
reação que ocorre no citosol
➢ A ligação covalente de cada um dos aminoácidos a um
tRNA específico é feita pela enzima aminoacil-tRNA-
sintetase, as custas de ATP e íon Mg.
➢ Quando ligados ao seu aminoácidos (aminoacilados),
os tRNA são considerados “carregados”
➢ Gasto de duas ligações fosfato de alta energia,
tornando a reação global irreversível
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Síntese proteica 
➢ O mRNA se liga a subunidade menor do ribossomo e ao
aminoacil-tRNA iniciador
➢ A subunidade ribossômica maior se liga para formar
o complexo de iniciação
➢ O aminoacil-tRNA estabelece um pareamento de bases
com o códon AUG do mRNA.
➢ Esse processo acontece por proteínas citosólicas,
chamadas fatores de iniciação e requer GTP
➢ Etapa 1:
❑ A subunidade 30S se liga aos fatores de
iniciação IF1 e IF3
❑ O Fator IF3 impede que as subunidades 30S e
50S se combinem prematuramente
❑ O mRNA se liga a subunidade 30S
❑ A Sequência de Shine-Dalgarno, presente no
mRNA, guia o códon iniciador (5’)AUG até a
posição correta (sequência consenso: 4 a 9
resíduos de purina, 8 a 13 pb no lado 5’ do
códon de início, que pareia com os resíduos de
pirimidina complementar no rRNA
❑ O primeiro aminoácido a ser adicionado,
codificado pelo códon AUG, é a n-
formilmetionina (fMet), que é carregado pelo
tRNA aminoacilado tRNAfMet. Essa inserção
acontece no sítio P (complexo fMet-tRNAfMet se
liga somente ao sítio p)
→ IMPORTANTE ←
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Síntese proteica em procariotos 
❑ Os outros aminoácidos adicionados pelo
ribossomo chegam pelo tRNAmet ao sítio A de
ligação e só depois passam para o sítio P. Os
resíduos de Metionina adicionados intracadeia
e codificados pelo códon AUG, também são
adicionados pelo RNAmet
❑ Sítio E: sítio de saída dos tRNA não
carregados que já terminaram a inserção
➢ Etapa 2: O complexo constituído da subunidade 30S
do ribossomo, do IF-3 e do mRNA se junta ao IF-2
ligado a GTP e ao fMet-tRNAfMet iniciador. O
anticódon desse tRNA pareia então corretamente com
o códon iniciador do mRNA.
➢ Etapa 3: esse grande complexo se combina com a
subunidade 50S do ribossomo; simultaneamente, o GTP
ligado ao IF-2 é hidrolisado a GDP e Pi, os quais
são liberados do complexo. Nesse ponto, todos os
três fatores de iniciação saem do ribossomo.
Formação da N-formilmetionina- tRNAfMet
(fMet-tRNAfmet): Primeiro a metionina é 
ligada ao tRNAfmet pela ação da Met-tRNA-
sintetase e depois uma transformilase
transfere um grupo formila do N10-
formiltetra-hidrofolato para o grupo amino 
do resíduo de metionina.
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Síntese proteica em procariotos
➢ Fatores de alongamento: (EF-Tu, EF-Ts, EF-G em
bactérias)
➢ Precisa de 4 moléculas de GTP
➢ As etepas de inserção se repetem enquanto houverem
resíduos de aminoácidos a serem adicionados
➢ Etapa 1:
❑ O aminoalcil-tRNA que entra se liga a um
complexo de EF-Tu ligado a GTP
❑ O complexo resultante aminoacil-tRNA –EF-Tu-GTP
se liga ao sitio A do complexo de inciação 70S.
❑ O GTP é hidrolisado e o complexo EF-Tu-GDP é
liberado (depois é regenerado)
➢ Etapa 2:
❑ Ocorre a formação de uma ligação peptídica
entre os dois aminoácidos ligados por meio dos
tRNA aos sítios A e P. Isso ocorre por meio da
transferência do grupo N-formilmetionil do tRNA
iniciador para o grupo amino do segundo
aminoácido, agora no sítio A
❑ Essa reação produz um dipeptidil-tRNA no sítio
A, e o tRNAfMet “não carregado” (desacilado)
permanece ligado ao sítio P. Os tRNA mudam
então para um estado híbrido de ligação, com
elementos de cada um deles estendendo-se sobre
dois sítios diferentes no ribossomo
❑ Essa reação é catalisada pela peptidil-
trasnferase (rRNA 23S)
➢ Etapa 3:
❑ Ocorre a translocação
❑ O ribossomo move um códon em direção a
extremidade 3’ do mRNA
❑ Esse movimento de translocação, coloca o
dipeptidil-tRNA que estava no sítio A, no sítio
P e o tRNA desacilado que estava no sítio P,
para o sítio E, a partir do qual o tRNA é
liberado no citosol
❑ O movimento reque o fator EF-G (translocase) e
a energia fornecida pela hidróliseuma molécula
de GTP
➢ A cada novo aminoácido adicionado, o ciclo se repete
➢ Para cada resíduo adicionado corretamente, dois GTP
são hidrolisados a GDP e Pi
➢ O sentido da inserção é 5’ → 3’
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Síntese protêica em procariotos
➢ Sinalizada pelos códons de terminação (UAA, UAG,
UGA)
➢ Fatores de terminação ou fatores de liberação (RF1,
RF2 e RF-3):
❑ Hidrólise da ligação peptidil-tRNA terminal
❑ Liberação do polipeptídeo e do último tRNA
❑ Dissociação do ribossomo 70S em 30S e 50S
➢ O RF1 reconhece os códons UAG e UAA, enquanto o RF2
reconhece o UGA e UAA
➢ A ligação desse fator, induz a peptidil-transferase
a transferir o polipeptídeo nascente para uma
molécula de água, invés de outro aminoácido
➢ Um ATP adicional é gasto a cada aminoácido
adicionado erroneamente e corrigido pela aminoacil-
tRNA-sintetase
Ativação do aminoácido ATP → AMP + 2 Pi
1° etapa do alongamento GTP →GDP + Pi
3° etapa do alongamento GTP → GDP + Pi
Total 4 NTPs → NDPs
❑ Necessário em algumas proteínas para entrarem na
forma biologicamente ativa
❑ Proteinas chaperonas tem papel importante no
enovelamento correto
➢ Modificações aminoterminais e carboxiterminais:
retirada enzimática dos grpos formil, resídio Met
aminoterminal e alguns resíduos adicionais.
➢ Perda das sequências sinalizadoras: retirada de
sequências sinalizadoras da extremidade
aminoterminal de algumas proteínas.
➢ Modificação de aminoácidos individuais: os grupos
hidroxila de certos resíduos Ser, Thr e Tyr de
algumas proteínas são enzimaticamente fosforilados
por ATP; os grupos fosfato adicionam cargas
negativas a esses polipeptídeos.
➢ Ligação de cadeias laterais de carboidratos: as
cadeias laterais de carboidratos das glicoproteínas
são ligadas covalentemente durante ou após a síntese
do polipeptídeo.
➢ Adição de grupos isoprenila: Várias proteínas
eucarióticas são modificadas pela adição de grupos
derivados do isopreno (grupos isoprenila)
➢ Adição de grupos prostéticos
➢ Processamento proteolítico: Muitas proteínas são
inicialmente sintetizadas como polipeptídeos
precursores longos e inativos, os quais são clivados
proteoliticamente para dar origem às formas menores
e ativas das proteínas.
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Síntese protêica em procariotos
➢ Processamento proteolítico: muitas proteínas são
inicialmente sintetizadas como polipeptídeos
precursores longos e inativos, os quais são clivados
proteoliticamente para dar origem às formas menores
e ativas das proteínas.
➢ Formação de pontes dissulfeto: após se dobrarem nas
suas conformações nativas, algumas proteínas formam
pontes dissulfeto entre resíduos de Cys presentes em
uma mesma cadeia ou em cadeias diferentes.