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Bioquímica síntese de proteínas

Este documento fornece um resumo da síntese de proteínas em 3 etapas: 1) A transcrição produz moléculas de RNA a partir do DNA. 2) A tradução usa o RNA mensageiro para produzir proteínas, guiada pelo código genético armazenado nos nucleotídeos. 3) O processamento pós-tradução envolve o dobramento e modificação das proteínas recém-sintetizadas.

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Universidade Estadual de Ciências da Saúde de Alagoas Campus Governador Lamenha Filho Bioquímica Equipe: Amanda Angelina Carla Castro Júlio César Lara Milena Larissa Marques Ramon Camilo Maceió-AL, Dezembro de 2012 2
Nucleotídeos • É a unidade formadora dos ácidos nucléicos: DNA e RNA • É composto por um radical fosfato, uma pentose (ribose  RNA e desoxirribose DNA) e uma base nitrogenada (Adenina, Guanina, Citos ina, Timina e Uracila) 3
DNA RNA Adenina Guanina Citosina Timina Uracila 4
DNA • Ácido Desoxirribonucléico • Molécula de fita dupla formando uma dupla hélice • Cada filamento é composto por vários nucleotídeos • As cadeias se ligam por meio das bases nitrogenadas • As fitas estão unidas pelas ligações de Hidrogênio A=T C=G 5
RNA • Ácido Ribonucléico • Molécula de fita simples • É produzido pelo DNA • É encontrado no núcleo e no citoplasma • Sua função é realizar a síntese protéica 6
O RNA é divido em: • RNA mensageiro (RNAm) • RNA transportador (RNAt) • RNA ribossômico (RNAr) 7
RNAm • Leva a informação da sequência proteica a ser formada do núcleo para o citoplasma, onde ocorre a tradução. • Contém uma sequência de trincas correspondente a uma das fitas do DNA 8
RNAt • Levam os aminoácidos para o RNAm durante o processo de síntese protéica. As moléculas de RNAt apresentam, em uma determinada região, uma trinca de nucleotídeos que se destaca, denominada anticódon. 9
• É através do anticódon que o RNAt reconhece o local do RNAm onde deve ser colocado o aminoácido por ele transportado • Cada RNAt carrega um aminoácido específico, de acordo com o anticódon que possui 10
RNAr • São componentes dos ribossomos, organela onde ocorre a síntese proteica. • É encontrado no nucléolo, onde é produzido, e no citoplasma, associado às proteínas, formando os ribossomos Ribossomo + RNA Proteína 11
Fases 12
Visão global da expressão gênica 13
Transcrição • Processo pelo qual uma molécula de RNA é produzida usando como molde o DNA • Ocorre no núcleo e na presença da enzima RNA polimerase 14
As pontes de hidrogênio se rompem . MOLÉCULA ORIGINAL (DNA) 15
As fitas originais se separam Nucleotídeos LIVRES encaixam – se em uma das fitas 16
MOLÉCULA ORIGINAL (DNA) Molécula de RNA 17
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Código genético • Cada trinca (três nucleotídeos) no RNAm é denominado códon e corresponde a um aminoácido na proteína que irá se formar 1 códon  3 nucleotídeos no RNAm 20
Código genético • Características: o Especificidade – um determinado códon sempre codifica o mesmo aminoácido o Universalidade – é conservado em todas as espécies o Redundância ou Degeneração – um aminoácido pode ter mais de 1 trinca que o codifica o Contínuo – sempre lido de 3 em 3 bases o Não ambiguidade – um códon codifica apenas um aminoácido o Códon de iniciação – o códon AUG tem uma dupla função: inicia a leitura do código ( para a síntese proteica ) e codifica o aminoácido metionina. o Códon de terminação / finalização – os códons UAA, UAG e UGA terminam a síntese da proteína 21
2a. Letra do códon Degeneração do código genético 3a. Letra do códon 1a. Letra do códon 22
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Etapas da síntese de proteínas • Etapa 1: Ativação dos aminoácidos • Etapa 2: Iniciação • Etapa 3: Alongamento • Etapa 4: Terminação e liberação • Etapa 5: Enovelamento/processamento pós- tradução 24
Etapa 1: Ativação dos aminoácidos 25
Etapa 2: Iniciação 26
Etapa 3: Alongamento 27
Etapa 3: Alongamento 28
Etapa 3: Alongamento 29
Etapa 4: Terminação e liberação 30
Etapa 4: Terminação e liberação 31
Etapa 5: Enovelamento e processamento pós-tradução 32
Os ribossomos • 20 nm (200 angstroms) em diâmetro, por isso são facilmente detectados em microscopia eletrônica • Constituídos por 65% RNAr e 35 % proteínas • ribossomais • O sitio ativo, é onde ocorrem as ligações • peptídicas, é constituído basicamente de RNA, • Por isso os ribossomos são atualmente • classificados como “ribozimas” • Alguns ribossomos estão livres no citosol, mas a maioria esta ligada a membrana externa de • Algumas regiões do reticulo endoplasmático, que passa a ser chamado de reticulo endoplasmático rugoso 33
Todos os ribossomos são constituídos por duas subunidades • Cada subunidade contem um RNAr e varias Proteínas • A unidade de medida dos ribossomos é o Svedberg (S), que mede a velocidade de sedimentação em um centrifugação. • Procariotos tem ribossomos 70S, constituídos de uma unidade 30S (16S RNA e 21 proteínas) e outra 50S (5S RNA, 23S RNA e 34 proteínas) • Eucariotos tem ribossomos 80S, constituídos de uma unidade 40S (18S RNA e 33 proteínas) e uma 60S (5S RNA, 28S RNA, 5,8S RNA e ~49 • proteínas) • Mitocôndrias e cloroplastos tem ribossomos 70S, similares aos bacterianos 34
Ribossomo bacteriano Ribossomo Eucariótico 70S (2,7 x 106) 80S (4,6 x 106) 35
O ribossomo acomoda dois tRNAs carregados 36
Os tRNAs possuem características estruturais especiais 37
RNAt - Estrutura secundária com grampos e alças formando um trevo - Alto número de bases modificadas depois da sua transcrição
Estágio 1: Ativação dos aminoácidos 39
Estágio 1: Ativação dos aminoácidos • Reação catalisada por uma aminoacil- tRNA sintetase: Aminoácido + tRNA + ATP aminoacil- tRNA + AMP +PPi 40
A estratificação do tRNA cumpre dois fins • A ativação de um aminoácido para a formação da ligação peptídica • A ligação do aminoácido a um tRNA adaptador garante a colocação apropriada do aminoácido em uma cadeia polipeptítica em crescimento 43
A interação entre uma aminoacil- do tRNA sintetase e um do tRNA • “Segundo código genético” 44
Etapa 2: Iniciação • O RNAm liga-se a menor das 2 subunidades ribossômicas e ao aminoacil-RNAt de iniciação; • Na E. coli, a seqüência reconhecida no RNAm pelo ribossomo é chamada de seqüência de Shine- Dalgarno (nos eucariotos o “quepe” do RNAm é reconhecido pelo ribossomo) → 6 a 10 bases longe do códon de iniciação AUG; 45
Etapa 2: Iniciação • O aminoacil-RNAt de iniciação pareia com o códon AUG, que é o códon que sinaliza o início da proteína a ser sintetizada; • Em bactérias e na mitocôndria, esse RNAt de iniciação carrega uma metionina N-formilada (grupo formila é adicionado pela enzima transformilase). Nos eucariotos, a metionina não está formilada; 46
Requer: • RNAm • Subunidade 30S e 50S • aminoacil-tRNA de iniciação – • Fatores de iniciação metionina • GTP • códon de iniciação - AUG • Cofator enzimático – Mg+2 47
Sequências do RNA mensageiro que funcionam como sinais para a iniciação da síntese de proteínas nas bactérias 48
Complexos proteicos na formação de um complexo de iniciação eucariótico 49
Etapa 3: Alongamento • 1-complexo de iniciação • 2-aminoacil-tRNA • 3-conjunto de três proteínas citosolúveis • 4-GTP 50
Etapa 1 do alongamento - Ligação de um aminoacil-tRNA - Ligação de GTP 51
Etapa 2 do alongamento - Ligação pepitídica - Ligados pelos tRNA’s - Enzima peptidil transferase 52
Etapa 3 do alongamento Translocação - Translocação - Deslocamento do anticódon e do tRNA - Adição de um novo resíduo de aminoácido 53
Etapa 4: Terminação • O alongamento continua até que o ribossomo adicione o último aminoácido codificado pelo mRNA • Sinalizada pela presença de um dos três códons de terminação no mRNA • OS três fatores de liberação 54
Etapa 4: Terminação O custo energético da fidelidade na síntese de proteínas • Dois grupos de fosfato de alta energia • Formação de uma ligação entre dois aminoácidos específicos 55
Etapa 4: Terminação Os polissomos permitem a tradução rápida de uma mensagem única • Agregados de 10 a 100 ribossomos • Fita comunicante de mRNA • RNAs mensageiros são sintetizados e traduzidos na direção 5’---- 3’ (bactérias) • Em eucariontes os mRNA devem ser transferidos para fora do núcleo antes que possam ser traduzidos 56
Polissomo 57
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Etapa 5: Enovelamento/processamento pós-tradução • Na quinta e última etapa da síntese de proteínas, a cadeia polipeptídica nascente é enrolada e processada na sua forma biologicamente ativa. 59
Etapa 5: Enovelamento/processamento pós-tradução • Modificações nos grupos amino e carboxiterminais • Perda das sequências sinalizadoras • Modificações de aminoácidos individuais • Ligação de cadeias laterais de carboidratos • Adições de grupos isoprenil • Adição de grupos prostéticos • Processamento proteolítico • Formação das ligações cruzadas de dissulfeto 60
A síntese de proteínas é inibida por muitos antibióticos e toxinas 61
Resumo da síntese proteica 62
Referências • Nelson, D.L., Cox, M.M. Lehninger, Princípios de Bioquímica. Quarta edição (2004). • Disponível em: http://www.slideshare.net/LariYamazaki/dna-rna- sntese-protica. Acessado em 22 de dezembro de 2012. 63
Dúvidas? 64