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Dogma Central da Biologia (W. Crick, 60s. A síntese protéica (modelo simplificado)

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Apresentação em tema: "Dogma Central da Biologia (W. Crick, 60s. A síntese protéica (modelo simplificado)"— Transcrição da apresentação:

1 Dogma Central da Biologia (W. Crick, 60s

2 A síntese protéica (modelo simplificado)

3 SÍNTESE PROTÉICA EM PROCARIOTOS tradução do mRNA

4 Descrição preliminar da Tradução a informação passa de uma linguagem de 4 letras (A,T,G,C), do mRNA, para uma linguagem de 20 letras (20 aminoácidos), do polipeptídeo

5 A descrição da tradução O ribossomo com o rRNA e proteínas é o sítio da síntese protéica. O ribossomo com o rRNA e proteínas é o sítio da síntese protéica. A informação do gene é transferida para o mRNA, onde cada grupo de 3 nucleotídeos, o códon, especifica um aminoácido. A informação do gene é transferida para o mRNA, onde cada grupo de 3 nucleotídeos, o códon, especifica um aminoácido. Os aminoácidos são carreados até o ribossomo acoplados a um tRNA, que tem anticódons, que são 3 nucleotídeos complementares ao códon, localizados na extremidade oposta ao sítio de acoplamento do aa. Os aminoácidos são carreados até o ribossomo acoplados a um tRNA, que tem anticódons, que são 3 nucleotídeos complementares ao códon, localizados na extremidade oposta ao sítio de acoplamento do aa. Uma ligação peptídica vai formar-se entre dois aminoácidos presentes no ribossomo, liberando um tRNA (no códon 1) que deixa o seu aa ligado ao segundo tRNA (no códon 2). Uma ligação peptídica vai formar-se entre dois aminoácidos presentes no ribossomo, liberando um tRNA (no códon 1) que deixa o seu aa ligado ao segundo tRNA (no códon 2). O mRNA move-se sob o ribossomomo e apresenta mais um códon, o terceiro, que é acoplado por mais um tRNA trazendo um novo aa. O mRNA move-se sob o ribossomomo e apresenta mais um códon, o terceiro, que é acoplado por mais um tRNA trazendo um novo aa. O processo é repetido alongando a cadeia polipeptídica até formar a proteína. O processo é repetido alongando a cadeia polipeptídica até formar a proteína. Animação do cd

6 Tradução É o mais complexo dos mecanismos biossintéticos da célula. É uma linha de montagem onde participam: os ribossomos, o mRNA, os tRNA, os aas, energia e fatores protéicos que auxiliam as reações. É o mais complexo dos mecanismos biossintéticos da célula. É uma linha de montagem onde participam: os ribossomos, o mRNA, os tRNA, os aas, energia e fatores protéicos que auxiliam as reações. Em E. coli, a síntese de uma proteína de 100 aas pode levar 5 segundos. Em E. coli, a síntese de uma proteína de 100 aas pode levar 5 segundos. Ribossome image produced by Harry Noller at the University of California Santa Cruz, Venki Ramakrishnan at the University of Cambridge, England, and Thomas Steitz at Yale University

7 A DESCRIÇÃO MAIS DETALHADA DA TRADUÇÃO Acoplamento do aa ao tRNA Acoplamento do aa ao tRNA Os aas não são capazes de reconhecer os seus códons correspondentes sobre o mRNA. Mesmo se fossem, haveria um problema de tamanho: o aa é bem menor que uma trinca de nucleotídeos, logo, dois aas ficariam muito distantes um do outro para serem ligados. Quem resolve este problema é o tRNA. Porém, o tRNA específico de cada aa, que é quem reconhece o códon, não tem uma afinidade específica pelo seu aa, como se poderia imaginar. São então enzimas duplamente específicas (aminoacil-tRNA sintetases ex. Arginil tRNA - sintetase; Leucil tRNA - sintetase) que reconhecem o aa certo e o seu tRNA e acoplam um ao outro. Há portanto 20 aas e ao menos 20 tRNA diferentes (na verdade, cerca de 40) que necessitam de ao menos 20 enzimas diferentes e específicas (na verdade, há 20). Enzima, aa e tRNA colidem por acaso. Pode haver mais de um tRNA por aa. Os aas não são capazes de reconhecer os seus códons correspondentes sobre o mRNA. Mesmo se fossem, haveria um problema de tamanho: o aa é bem menor que uma trinca de nucleotídeos, logo, dois aas ficariam muito distantes um do outro para serem ligados. Quem resolve este problema é o tRNA. Porém, o tRNA específico de cada aa, que é quem reconhece o códon, não tem uma afinidade específica pelo seu aa, como se poderia imaginar. São então enzimas duplamente específicas (aminoacil-tRNA sintetases ex. Arginil tRNA - sintetase; Leucil tRNA - sintetase) que reconhecem o aa certo e o seu tRNA e acoplam um ao outro. Há portanto 20 aas e ao menos 20 tRNA diferentes (na verdade, cerca de 40) que necessitam de ao menos 20 enzimas diferentes e específicas (na verdade, há 20). Enzima, aa e tRNA colidem por acaso. Pode haver mais de um tRNA por aa.

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9 Acoplamento do aa ao tRNA (cont) Acoplamento do aa ao tRNA (cont) Uma aminoacil-tRNA sintetase junta um espeçifico aa ao seu respectivo tRNA em uma reação de dois estágios: 1) O aa é ativado com ATP; 2) O aa é ligado ao tRNA por uma ligação de alta energia ao carbono 2' ou ao 3' da ribose localizada na extremidade 3 do tRNA (reação mediada pela enzima sintetase). Existem algumas bases na extremidade 3 do tRNA que fazem com que a enzima o reconheça. Uma aminoacil-tRNA sintetase junta um espeçifico aa ao seu respectivo tRNA em uma reação de dois estágios: 1) O aa é ativado com ATP; 2) O aa é ligado ao tRNA por uma ligação de alta energia ao carbono 2' ou ao 3' da ribose localizada na extremidade 3 do tRNA (reação mediada pela enzima sintetase). Existem algumas bases na extremidade 3 do tRNA que fazem com que a enzima o reconheça. A energia do tRNA carregado é posteriormente usada em uma ligação peptídica (reação mediada pela enzima peptidil transferase) unindo o aa ao outro no ribossomo para formar a proteína (figura) A energia do tRNA carregado é posteriormente usada em uma ligação peptídica (reação mediada pela enzima peptidil transferase) unindo o aa ao outro no ribossomo para formar a proteína (figura)

10 Montagem do Polipeptídeo (em procariotos) Montagem do Polipeptídeo (em procariotos) IniciaçãoAlongamentoFinalização (ver animação do CD)

11 Iniciação O primeiro aa em qualquer novo peptídeo a ser produzido é a N- formilmetionina que é inserido pelo não pelo tRNAMet, mas sim por um tRNA iniciador, o tRNAfMet O primeiro aa em qualquer novo peptídeo a ser produzido é a N- formilmetionina que é inserido pelo não pelo tRNAMet, mas sim por um tRNA iniciador, o tRNAfMetN- formilmetioninaN- formilmetionina mRNA liga-se à unidade 30 S do ribossomo, a ligação é estimulada pelo Fator de iniciação IF3. O complexo liga- se ao mRNA mRNA liga-se à unidade 30 S do ribossomo, a ligação é estimulada pelo Fator de iniciação IF3. O complexo liga- se ao mRNA O mRNA parea-se à uma sequência de bases do rRNA. Dois códons ficam expostos em dois sítios do ribossomo. Um no sítio P (peptídico) e um no sítio A (aminoacil). O códon do sítio P é AUG, o outro depende do aa a ser incorporado O mRNA parea-se à uma sequência de bases do rRNA. Dois códons ficam expostos em dois sítios do ribossomo. Um no sítio P (peptídico) e um no sítio A (aminoacil). O códon do sítio P é AUG, o outro depende do aa a ser incorporado O fator de iniciação IF2 liga-se ao GTP e ao iniciador tRNAfMet e estimula a ligação de tRNAfMet ao complexo de iniciação, levando o tRNAfMet para o sítio P O fator de iniciação IF2 liga-se ao GTP e ao iniciador tRNAfMet e estimula a ligação de tRNAfMet ao complexo de iniciação, levando o tRNAfMet para o sítio P Umas proteína ribossômica separa o GTP ligado ao IF2, ajudando a ativar a montagem das duas subunidades ribossômicas. Nesta etapa, os fatores IF2 e IF3 são liberados. O IF1 que esta possivelmente relacionado a reciclagem do ribossomo após a terminação Umas proteína ribossômica separa o GTP ligado ao IF2, ajudando a ativar a montagem das duas subunidades ribossômicas. Nesta etapa, os fatores IF2 e IF3 são liberados. O IF1 que esta possivelmente relacionado a reciclagem do ribossomo após a terminação

12 Alongamento O 2° tRNA carregado se liga ao sítio A com a ajuda de um fator de alongamento, EF-Tu. Para obter isto, o EF-Tu primeiro se liga ao GTP. Este complexo ativado EF-Tu-GTP liga-se ao tRNA. Em seguida, a hidrólise de GTP do complexo em GDP ativa a ligação do aminoacil-tRNA ao sítio A, onde o EF-Tu é liberado, deixando o novo tRNA no sítio A. O 2° tRNA carregado se liga ao sítio A com a ajuda de um fator de alongamento, EF-Tu. Para obter isto, o EF-Tu primeiro se liga ao GTP. Este complexo ativado EF-Tu-GTP liga-se ao tRNA. Em seguida, a hidrólise de GTP do complexo em GDP ativa a ligação do aminoacil-tRNA ao sítio A, onde o EF-Tu é liberado, deixando o novo tRNA no sítio A. A enzima peptidil transferase (ou sintetase), que faz parte da unidade 50 S, promove a ligação peptídica entre os 2 aas (radical carboxila com grupo amino). A enzima peptidil transferase (ou sintetase), que faz parte da unidade 50 S, promove a ligação peptídica entre os 2 aas (radical carboxila com grupo amino). O dipeptídeo solta-se do 1° tRNA (o tRNAfMet ) e fica preso somente ao 2° tRNA, no sítio A. O dipeptídeo solta-se do 1° tRNA (o tRNAfMet ) e fica preso somente ao 2° tRNA, no sítio A. O 1° tRNAfMet é ejetado. O 1° tRNAfMet é ejetado. Translocação ou translação => o conjunto mRNA + tRNA + dipeptídeo se move de A para P, dando a impressão de que é o ribossomo que se desloca de 3 em 3 bases ao longo do mRNA. Esta etapa é mediada por fatores de alongamento EF-G e energia. Translocação ou translação => o conjunto mRNA + tRNA + dipeptídeo se move de A para P, dando a impressão de que é o ribossomo que se desloca de 3 em 3 bases ao longo do mRNA. Esta etapa é mediada por fatores de alongamento EF-G e energia. Um 3° tRNA carregado, correspondendo ao 3° códon do mRNA, se liga ao códon que ocupa agora o sítio A, desocupado pelo conjunto. Um 3° tRNA carregado, correspondendo ao 3° códon do mRNA, se liga ao códon que ocupa agora o sítio A, desocupado pelo conjunto. O processo se repete. Novos ribossomos se acoplam no início da fita de mRNA (extremidade 5) e se movem na direção 5-3, sintetizando novas cadeias de aa. O processo se repete. Novos ribossomos se acoplam no início da fita de mRNA (extremidade 5) e se movem na direção 5-3, sintetizando novas cadeias de aa. Obs: Nos procariotos, o tRNA inicializador também pode reconhecer como códons inicializadores também GUG e raramente UUG. Em eucariotos, além do AUG, CUG também pode ser reconhecido como códon inicializador. Em eucariotos, a primeira metionina não é formilada, mas possui dois tipos de tRNA, um para a metionina inicializadora e outro para a interna do polipeptideo. Obs: Nos procariotos, o tRNA inicializador também pode reconhecer como códons inicializadores também GUG e raramente UUG. Em eucariotos, além do AUG, CUG também pode ser reconhecido como códon inicializador. Em eucariotos, a primeira metionina não é formilada, mas possui dois tipos de tRNA, um para a metionina inicializadora e outro para a interna do polipeptideo.

13 Terminação Quando o 1° ribossomo chega ao códon de término (UAA, UAG, UGA) ele é ejetado e as duas subunidades se separam para repetir o processo. Quem reconhece o códon de término são os fatores de liberação (RF1, RF2 e RF3), que se ligam ao sítio A e promovem a hidrólise da ligação tRNA- polipeptídeo. A energia é fornecida por GDP Quando o 1° ribossomo chega ao códon de término (UAA, UAG, UGA) ele é ejetado e as duas subunidades se separam para repetir o processo. Quem reconhece o códon de término são os fatores de liberação (RF1, RF2 e RF3), que se ligam ao sítio A e promovem a hidrólise da ligação tRNA- polipeptídeo. A energia é fornecida por GDP Polipeptídeo e tRNA são liberados. Polipeptídeo e tRNA são liberados. Obs.: É o tRNA e não o aa que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa específico (figura) Obs.: É o tRNA e não o aa que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa específico (figura)(figura) Assim como a cor da flor, muitos outros caracteres são o resultado de processos metabólicos que envolvem muitas enzimas e, conseqüentemente, muitos genes. Assim como a cor da flor, muitos outros caracteres são o resultado de processos metabólicos que envolvem muitas enzimas e, conseqüentemente, muitos genes.

14 É o tRNA e não o aa que reconhece a parte do mRNA, que codifica o aa específico

15 SÍNTESE PROTÉICA (em eucariotos) Ver animações: 1.Didática Didática 2.Próxima do real Próxima do realPróxima do real

16 A "N - Formil Metionina


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