Síntese Protéica - Tradução Biologia Molecular Profª. Marília Scopel Andrighetti

Estrutura dos tRNAs tRNA – transfere a informação contida no genoma para uma sequência de aminoácidos; Deve existir, pelo menos, um tRNA para cada aminoácido presente na célula; Os tRNAs de eucariotos e procariotos apresentam uma estrutura secundária de folha de trevo, mantida por sequências complementares na própria molécula; Em sua estrutura, apresentam 4 braços principais, contendo regiões pareadas (hastes) e regiões de fita simples (alças), e um braço variável.

Estrutura dos tRNAs Braço aceptor: região conservada – CCA. A ligação com o aminoácido ocorre com o OH da ribose da adenina; Braço TC: Apresenta na alça uma base não usual, denominada pseudouridina; Braço D: Presença de bases modificadas; Braço do anticódon: contém o triplet do anticódon no centro da sequência, formando a alça; Braço variável: pode ser pequeno (75% das células) ou longo.

Aminoacil-tRNA Os tRNAs são denominados de acordo com o aminoácido que representam; Quando estão ligados ao aminoácido, são chamados de aminoacil-tRNA; Um tRNA pode ligar-se a somente um aminoácido, ligando-se covalentemente a ele; O tRNA contém um aminoácido complementar ao códon do mRNA que representa o aminoácido.

Aminoacil-tRNA funcional O aminoacil-tRNA funcional apresenta uma estrutura em forma de L; A haste da região aceptora e a da TC forma uma dupla hélice, enquanto que a haste do anticódon e do braço D formam uma segunda dupla hélice; O aminoácido e o anticódon são posicionados em ambas extremidades do L; A estrutura é mantida por pontes de hidrogênio entre diferentes regiões da molécula.

Aminoacil-tRNA sintetase Enzima que sintetiza a ligação do tRNA com o aminoácido (existem, pelo menos, 20 sintetases); Ativação do aminoácido: reage com ATP e libera pirofosfato (PPi); O aminoácido ativado é transferido, então, para o tRNA, formando a aminoacil-tRNA; A enzima aminoacil-tRNA sintetase tem um mecanismo de correção de erro, para evitar a incorporação de um aminoácido incorreto no tRNA.

Estrutura dos Ribossomos Estrutura compacta de ribonucleoproteínas com 2 subunidades. Cada subunidade é formada por proteínas associadas a moléculas de rRNAs; Ribossomos são organelas assimétricas, compostas por uma região de base e outra contendo uma cabeça, ou protuberância.

Subunidades Ribossomais Procariotos: Subunidade 50S: maior Subunidade 30S: menor Eucariotos: Subunidade 60S: maior Subunidade 40S: menor 70S 80S

Sítios Ativos dos Ribossomos Sítio A: subunidades 50S ou 60S; liga-se com o aminoacil-tRNA; Sítio P: subunidades 30S ou 40S; liga-se ao peptidil-tRNA; Sítio E: sítio de saída das novas proteínas sintetizadas.

Pareamento entre rRNA e Ribossomo Para o início da síntese proteica precisa ocorrer a ligação entre o mRNA e o ribossomo: Procarioto Sítio de ligação do ribossomo (RBS): Sequência de mRNA que é recoberta pelo ribossomo; O códon de iniciação AUG está contida na sequência; mRNA possui uma sequência parcialmente complementar à uma região do rRNA, denominada Shine-Delgarno. É uma sequência localizada a 7 nucleotídeos do códon AUG, em direção à extremidade 5’.

Pareamento entre rRNA e Ribossomo Eucarioto Reconhecimento do Cap 5’: A subunidade 40S do ribossomo reconhece o Cap 5’ e desloca-se pelo mRNA até encontrar o códon de iniciação AUG.

Códon de iniciação e tRNA iniciador Em procariotos, o início da síntese proteica é definida pela RBS e pelo códon iniciador AUG (metionina); Nesse caso, o tRNA iniciador está ligado a uma metionina que contém um grupo formil ligado ao radical amino, formando tRNAfMet; Esse tRNA é utilizado somente como iniciador; Já o tRNAMet reconhece metioninas internas, nunca apresentando uma metionina formilada.

tRNA iniciador Somente o tRNAfMet liga-se ao sítio P do ribossomo, o qual é formado pelo mRNA e a subunidade 30S (procariotos); A ligação do tRNAfMet adicionado ao mRNA e à subunidade 30S forma o complexo de iniciação da tradução. Diferença entre o início da síntese proteica em Eu e Procariotos Em bactérias, o complexo de iniciação forma-se em um local específico (RBS), próximo ao códon AUG; Em eucariotos, o Cap 5’ é reconhecido e a subunidade 40S desliza até o AUG.

Tradução Durante a síntese de proteínas, os ribossomos deslocam- se ao longo do mRNA, possibilitando um pareamento entre esse e os tRNAs que carregam os diferentes aminoácidos que irão compor as proteínas; Os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, na direção 5’3’, sintetizando a proteína no sentido amino para carboxi-terminal; Um mesmo mRNA é traduzido por diferentes ribossomos

Tradução O ribossomo se desloca expondo novos triplets nos sítios A e P; O sítio A expõe o códon correspondente ao aminoácido novo que será incorporado, sendo ocupado pelo aminoacil- tRNA complementar a ele; O sítio P é ocupado pelo tRNA correspondente ao códon anterior, o qual também carregará a cadeia polipeptídica em formação (peptidil-tRNA).

Início Complexo de iniciação: ribossomo, mRNA e aminoacil- tRNA inicial 1º - liga-se a subunidade menor 30S no sítio RBS do mRNA, seguido pelo aminoacil-tRNA inicial, formando o complexo de iniciação; 2º - adição de 50S formando o ribossomo completo. No sítio P está o tRNAfMet e no A o códon do aminoácido seguinte Em eucariotos, a subunidade 40S reconhece o cap 5’ e desloca-se até o primeiro AUG. Após, liga-se o aminoacil- tRNA inicial no sítio P, formando o complexo de iniciação. Por fim, a subunidade 60S une-se ao complexo, formando o ribossomo completo.

Alongamento Os aminoácidos são adicionados isoladamente, devendo ocorrer o processo de forma cíclica; Dessa forma, sempre o aminoacil-tRNA a ser incorporado estará no sítio A e o peptídeo localizado no sítio P; O peptídeo ligado no sítio P é transferido para o aminoacil- tRNA do sítio A pela peptidil-transferase, localizada na subunidade maior do ribossomo (50S ou 60S); O tRNA fica sem aminoácido ligado no sítio P e o peptidil- tRNA no sítio A.

Translocação O ribossomo avança 3 nucleotídeos no mRNA: O tRNA não carregado é liberado do sítio P; O peptidil-tRNA move-se do sítio A para o sítio P; Um novo códon é exposto no sítio A, o qual está preparado para receber o aminoacil-tRNA correspondente; O alongamento será sempre seguido pela translocação e assim por diante; Ambos eventos não acontecem simultaneamente.

Terminação Aparece no sítio A um dos códons de terminação – UAG, UGA, ou UAA; Tais códons não são reconhecidos por tRNAs, mas sim por proteínas; A peptidil-transferase libera o peptídeo do tRNA; O tRNA é liberado do ribossomo; O peptídeo é liberado através do sítio E; As subunidades dos ribossomos são dissociadas.

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 5’ 3’ 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 Phe His Direção do avanço do ribossomo Ribossomo Proteína tRNA aa livre códon Gly

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 5’ 3’ Cys Met Ala 5’ 3’ Asp Glu Phe His Gly

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 5’ 3’ Asp Met Ala Cys 5’ 3’ Glu Phe His Gly

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 5’ 3’ Glu Met Ala Cys Asp 5’ 3’ Phe Gly His

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 5’ 3’ Phe Met Ala Cys Asp Glu 5’ 3’ Gly His Ile

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 5’ 3’ Gly Met Ala Cys Asp Glu Phe 5’ 3’ His Ile Lys

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 5’ 3’ His Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly 5’ 3’ Ile Lys

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 5’ 3’ Ile Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His 5’ 3’ Lys

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 5’ 3’ Lys Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile 5’ 3’ Leu

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 5’ 3’ Leu Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys 5’ 3’

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 5’ 3’ Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu 5’ 3’ Asn

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 5’ 3’ Asn Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met 5’ 3’ Pro

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 5’ 3’ Pro Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn 5’ 3’ Gln

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 5’ 3’ Gln Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro 5’ 3’

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 5’ 3’ Met Ala Cys Asp Glu Phe Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP

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 5’ 3’ Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP

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 5’ 3’ Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Lys Leu Met Asn Pro Gln 5’ 3’ STOP

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 5’ 3’ Ala Cys Asp Glu Phe Met Gly His Ile Gln Lys Pro Leu Asn Met 5’ 3’

= MUTAÇÃO E POLIMORFISMO 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’ A U A A A A U U A A U G A A C AA A C A A U A A T A C Asn CYS Muda a forma e função VARIAÇÃO GENÉTICA = MUTAÇÃO E POLIMORFISMO

O Dogma Central da Biologia Molecular Define o paradigma da biologia molecular, em que a informação é perpetuada através da replicação do DNA e é traduzida através de dois processos: Transcrição, que converte a informação do DNA em uma forma mais acessível (uma fita de RNA complementar); Tradução, que converte a informação contida no RNA em proteínas.

Transcrição Processamento Tradução Núcleo RNA polimerase Gene hnRNA mRNA Citoplasma Transcrição Processamento Núcleo Tradução proteína