A biossíntese de proteínas insere-se no dogma central da biologia molecular Sede da informação Processo comprovado Processo não comprovado Ácido desoxirribo-

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1 A biossíntese de proteínas insere-se no dogma central da biologia molecular Sede da informação Processo comprovado Processo não comprovado Ácido desoxirribo- nuclêico Ácido ribonuclêico

2 O código genético O código genético é um conjunto de sequências de bases (três) no mRNA que codifica a natureza e a posição de aminoácidos numa cadeia protéica = 4 3 = 64 trincas de bases distintas Códons: são trincas de bases lidas sequencialmente Como as 4 bases nitrogenadas do RNA podem determinar a sequencia de mais de 20 tipos de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica? Uma combinação de dois nucleotídeos foi descartada por não haver combinações suficientes com apenas 4 nucleotídeos para os 20 aminoácidos, 4 2 =16

3 O código genético "padrão" AUG é também sinal de iniciação O código é "degenerado": três aminoácidos, Arg, Leu, Ser, tem seis códons; outros tem 3 ou 4 códons; apenas Met tem um único códon XYU e XYC sempre especificam o mesmo aminoácido! Aparentemente, o código evoluiu para minimizar o efeito deletério de mutações

4 Genes sobrepostos Genes sobrepostos são uma raridade; eles foram encontrados apenas em bacteriófagos, por exemplo, no bacteriófago X174 O gene B está totalmente contido no A O gene E está totalmente contido no D O final dos genes D e E contém o sinal de iniciação para o gen J! Genes sobrepostos podem ser considerados uma economia necessária em organismos que têm que fazer máximo uso dos seus DNAs pequenos Este fenômeno existe também em bactérias

5 As moléculas de tRNA tem padrões comuns 1. São cadeias simples conten- do entre 73 e 94 nucleotídeos 2. Contém muitas bases inco- muns (7 a 15 por molécula) 3. A terminação 5' é fosfori- lada; o resíduo 5'-terminal em geral é pG 4. A sequência 3' terminal é sempre CCA; é o sítio de ligação do aminoácido 5. Metade dos nucleotídeos es- tão pareados formando dupla hélice; mas, há regiões que nunca estão pareadas como a alça (loop) TC, por exemplo) 6. O anticódon é complementar ao códon. A alça anticódon tem um padrão característico: a) duas pirimidinas antes; b) uma purina modificada depois.

6 O tRNA é uma molécula em forma de L, havendo dois segmentos perpendiculares em dupla hélice. A distância entre a alça anticódon e o término CCA é de 80 Å

7 A ligação de cada aminoácido ao tRNA correspondente é feito por sintetases específicas: Aminoacil-AMP + tRNA Aminoacil-tRNA + AMP PPi 2Pi  G o' < 0 Aminoácido + ATP + tRNA aminoacil-tRNA + AMP + 2Pi O aminoácido é esterificado ao grupo hidroxila 2' ou 3' da adenosina terminal do tRNA

8 Os ribossomos, sede da síntese das proteínas são partículas de ribonucleoproteínas O que é isto?

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10 Modelo tridimensional do ribossomo de E. coli, deduzido matematicamente por combinação de imagens bidimensionais ao microscópio eletrônico A subunidade menor (acima combina-se com a subunidade maior para formar o ribossomo completo (em baixo)

11 Costuma-se dividir a síntese de proteínas em três etapas: iniciação, elongação e terminação A iniciação consiste na formação do chamado complexo de iniciação: a) Ribossomo completo b) mRNA posicionado c) tRNA de iniciação ligado ao aminoácido de iniciação (Met ou formil-Met) posicionado no chamado sítio P (peptidil do ribossomo)

12 Em procariotos o sinal de início é AUG (ou GUG), precedido de várias bases que pareiam com o rRNA 16S Sequências de Shine- Dalgarno

13 Pareamento de bases entre a região rica em purinas (azul) e a terminação 3‘ do rRNA 16S (vermelho) procariotos O códon AUG define o início da proteína; este é o códon da Met, mas em procariotos o início sempre se dá com um derivado da Met a formil- Met; existe um tRNA específico para fMet e outro para Met

14 Formação do complexo de iniciação em procariotos O processo requer fatores de iniciação (IF1, IF2, IF3), GTP e fMet-tRNA, além das sub-unidades ribossomais 50S e 70S

15 Ligação do aminoacil- tRNA Transpeptidação Trans- locação

16 Formação da ligação peptídica Ataque nucleofílico do nitrogênio ao grupo carboxila

17 Vários ribossomos podem traduzir simultaneamente uma molécula de mRNA Os ribossomos movem-se ao longo de um mRNA na direção 5'3' O conjunto é conhecido como polissomo ou polirribossomo Cada ribossomo funciona independentemente dos demais

18 Códon de terminação

19 Tradução: Molécula de mRNA A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Cys Met Ala 5’ 3’ Asp Glu PheHis Direção do avanço do ribossomo Ribossomo Proteína tRNA aa livre codon Gly

20 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Cys Met Ala 5’ 3’ Asp Glu PheHis Gly

21 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Asp Met Ala Cys 5’ 3’ Glu PheHis Gly

22 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Glu Met Ala Cys Asp 5’ 3’ Phe Gly His

23 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Phe Met Ala Cys Asp Glu 5’ 3’ GlyHisIle

24 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Gly Met Ala Cys Asp Glu Phe 5’ 3’ His Ile Lys

25 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A His Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly 5’ 3’ Ile Lys

26 A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A Ile Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His 5’ 3’ Lys

27 G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A Lys Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile 5’ 3’ Leu

28 U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A Leu Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys 5’ 3’ Met

29 G A C G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu 5’ 3’ Asn

30 G A A U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C Asn Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met 5’ 3’ Pro

31 U U C G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A Pro Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn 5’ 3’ Gln

32 G G A C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A Gln Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro 5’ 3’

33 C A C A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP

34 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A A A A Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP

35 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP

36 A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met 5’ 3’

37 http://www.universitario.com.br/celo/aulas/ sintese_proteica/sintese.html