Síntese de Proteínas: Processo e Etapas na Biologia Molecular

TEXTO 7 SÍNTESE DE PROTEÍNAS Biologia Molecular A Síntese de Proteínas O RNA e a Síntese de Proteínas O papel do RNAt e das sintetases do aminoacilRNAt O emparelhamento códonanticódon O papel do RNAm e dos ribossomos Etapas da Síntese de Proteínas A iniciação da tradução em procariontes A iniciação da tradução em eucariontes O alongamento da cadeia polipeptídica O término da tradução Quadros de Leitura do RNA Mensageiro Exercícios Parte A Revendo Conceitos Básicos Parte B Ligando Conceitos e Fatos Parte C Aplicando Conceitos Parte D Resolvendo Problemas 2 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas Apresentação O dogma central sintetiza o paradigma da biologia molecular os genes se perpetuam como ácidos nucleicos mas se expressam na forma de proteínas cuja sequência de aminoácidos é determinada pela sequência de bases do RNA o qual é transcrito a partir de uma das fitas da molécula de DNA Nesta unidade apresentaremos como os polipeptídeos são sintetizados nos ribossomos das células procarióticas e eucarióticas etapa fundamental da expressão gênica Essa apostila foi organizada pelos docentes do Instituto de Biociências da USP que ministraram e ministram as disciplinas Biologia Molecular e de Microrganismos Biologia Molecular e Fundamentos de Biologia Molecular para os cursos de Bacharelado e Licenciatura em Ciências Biológicas O texto foi adaptado e compilado de diversos livros didáticos e materiais instrucionais A Síntese de Proteínas O RNA e a Síntese de Proteínas As proteínas constituem mais da metade da massa seca total de uma célula e sua síntese tem uma importância fundamental para a manutenção e o crescimento celulares A síntese de proteínas ocorre nos ribossomos e envolve vários tipos de moléculas de RNA que atuam nas diversas etapas do processo Inicialmente uma molécula de RNA mensageiro RNAm deve ser sintetizada a partir de uma das cadeias do DNA que codifica para a proteína No citoplasma moléculas de cada um dos 20 aminoácidos que entram na composição das proteínas devem se unir a seus respectivos RNA transportadores RNAt As subunidades ribossômicas que promoverão a síntese devem se associar com proteínas auxiliadoras no processo A síntese de proteínas tem início quando todos os componentes mencionados acima ou seja um RNAm um dos RNAt e as subunidades de um ribossomo se reúnem para formar um ribossomo funcional Cada ribossomo percorre então a molécula de RNAm traduzindo a sequência de códons em uma sequência de aminoácidos Vejamos agora em detalhe cada uma dessas etapas O papel do RNAt e das sintetases do aminoacilRNAt As moléculas de RNAt atuam como adaptadoras no processo de síntese de proteínas uma vez que elas definem a posição dos aminoácidos de acordo com a sequência de bases do RNAm Essa característica dos RNAt se deve ao fato deles terem duas regiões de ligação em sua molécula uma onde se liga covalentemente um aminoácido específico e outra o anticódon o qual se liga ao códon do RNAm por meio de pontes de hidrogênio A ligação de um RNAt com seu aminoácido específico é catalisada por uma enzima chamada sintetase do aminoacilRNAt A atuação dessa enzima se dá em duas etapas Primeiramente os aminoácidos reagem com ATP para formar um aminoaciladenilato A energia para essa reação é fornecida pela clivagem da ligação alta mente energética do ATP com liberação de pirofosfato Essa etapa é conhecida como ativação do aminoácido Em uma segunda etapa o aminoácido ativado reage com o RNAt liberando uma molécula de AMP A ligação do aminoácido com o RNAt se dá entre o grupo carboxila do aminoácido e carbono 3 da ribose do último ribonucleotídeo da extremidade 3 do RNAt o qual contém sempre a base adenina Fig1 Existem pelo menos vinte tipos diferentes de aminoacilsintetases uma para cada tipo de aminoácido Cada uma reconhece um único aminoácido e catalisa sua união a um dos RNAts correspondente a esse aminoácido Lembrese que pode existir mais de um tipo de RNAt para um mesmo aminoácido 3 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas Um RNAt é denominado de acordo com o aminoácido ao qual ele se liga Por exemplo o RNAt que se liga ao aminoácido alanina é chamado RNAtAla Um aminoacilRNAt carregando um aminoácido específico é designado pela abreviatura do aminoácido colocada antes de sua sigla por exemplo o RNAtAla ligado a seu aminoácido é chamado AlaRNAt O emparelhamento códonanticódon Antes de continuarmos nossa discussão é importante tomarmos conhecimento de uma regra nomenclatural que se não esclarecida devidamente pode dificultar a compreensão do texto A regra é a seguinte um RNA é sempre escrito no sentido 5 3 Assim temos de ter em mente que os códons do RNAm e os anticódons dos RNAt estão escritos no mesmo sentido contrário portanto a seu emparelhamento o qual é antiparalelo Isso quer dizer que a primeira base na sequência do anticódon emparelhase com a terceira base do códon Por exemplo CGU é o anticódon correspondente ao códon ACG pois ambos estão escritos no mesmo sentido de 5 para 3 mas eles se emparelham em sentidos opostos como mostrado a seguir anticódon 3UGC 5 códon 5ACG 3 A hipótese de que é o anticódon que permite ao aminoacilRNAt reconhecer seu códon pôde ser testada experimentalmente por meio de reações químicas controladas em que foi possível transformar cisteínas já ligadas Figura 1 Representação esquemática das reações de ativação de um aminoácido e de sua ligação ao RNAt as quais são catalisadas por enzimas denominadas sintetase do aminoacilRNAt 4 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas a seus RNAt específicos CysRNAtCys em alaninas gerando portanto AlaRNAtCys Admitindose a veracidade da hipótese caso esses aminoacilRNAt modificados fossem utilizados em um sistema de síntese de proteínas in vitro alanina seria incorporada nos locais da proteína onde normalmente existiria cisteína O experimento foi realizado e o resultado obtido foi o previsto pela hipótese Assim uma vez unido ao RNAt o aminoácido não tem papel na especificidade da reação de síntese de proteína sendo esta determinada exclusivamente pela interação códonanticódon Fig 2 Uma pergunta importante a se discutir sobre os RNAt é quantos tipos deles existem Como vimos no texto sobre código genético existem 61 códons de RNA mensageiro que especificam aminoácidos Assim teoricamen te esperaríamos encontrar na célula 61 tipos diferentes de RNA transportadores cada um deles com um anticódon complementar a um dos 61 códons existentes No entanto existe um número bem menor de RNAt O fato é que um mesmo RNAt pode reconhecer com frequência mais do que um códon pois a base na primeira posição do anticódon pode se emparelhar com mais de um tipo de base na terceira posição do códon Essa idéia foi proposta em 1966 e ficou conhecida como hipótese do emparelhamento incerto ou oscilação usase o termo wobble em inglês Segundo esta hipótese o emparelhamento da primeira base do anticódon não seria espacial mente tão restrito como para as outras duas de modo que a primeira base de um anticódon poderia fazer pontes de hidrogênio com mais de um tipo de base na terceira posição do códon Esse emparelhamento no entanto não é irrestrito ou seja uma primeira base de um anticódon não pode se emparelhar com qualquer tipo de base na terceira posição do códon Na realidade observouse que por exemplo uracila na primeira base do anticódon pode se emparelhar com adenina ou guanina mas não com citosina ou com outra uracila Em geral purinas não se emparelham com purinas e pirimidinas não se emparelham com pirimidinas por questão de distância entre as bases Os tipos de emparelhamento incerto estão representados na Tabela 1 Tabela 1 Emparelhamento entre bases do códon e do anticódon Base na primeira posição do anticódon Base reconhecida na terceira posição do códon G U ou C C G A U U A ou G I C U ou A O emparelhamento incerto ocorre porque a conformação da alça do anticódon do RNAt permite esta flexi bilidade na primeira base do anticódon Modificações das bases vizinhas do anticódon também influenciam no emparelhamento da primeira base Figura 2 Representação esquemática do experimento que comprovou que a incorporação do RNAt é determinada pelo anticódon e não pelo aminoácido A modificação química de cisteína unida a seu RNAt transformandoa em alanina faz com que esse último aminoácido seja incorporado em lugar da cisteína 5 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas Outros tipos de emparelhamento alternativo além do tipo WatsonCrick e dos previstos pela hipótese do emparelhamento incerto podem ocorrer quando a primeira base do anticódon de certos RNAt sofrem modificação Um exemplo disso é a base modificada inosina I Tabela 1 que na primeira posição de um anticódon pode emparelharse com U C ou A na terceira posição de um códon A presença de inosina como primeira base do anticódon é particularmente importante na distinção entre os códons AUA que codifica para isoleucina e AUG que codifica para metionina Com as bases usuais não seria possível distinguir entre A e G na terceira posição do códon como as duas são bases púricas qualquer RNAt com U na primeira base do anticódon reconheceria tanto AUG como AUA Este problema é resolvido pela existência da inosina no anticódon um RNAt com anticódon IAU que se liga ao aminoácido isoleucina reconhece AUA AUC e AUU mas não AUG um RNAt com anticódon CAU que se liga à metionina reconhece apenas AUG O papel do RNAm e dos ribossomos O processo da síntese de proteínas é comparável a uma linha de montagem na qual o ribossomo vai deslizando sobre o RNA mensageiro e os aminoácidos trazidos pelos RNAt vão sendo encaixados em seus respectivos lugares de acordo com a sequência de bases do RNAm O ribossomo é um pacote complexo de moléculas de proteína e de RNA as quais formam sítios catalíticos com funções especializadas Vários fatores acessórios participam juntamente com o ribossomo da síntese de proteínas e a energia para a movimentação do ribossomo é fornecida pela hidrólise de GTP Um ribossomo procariótico possui um sítio para a ligação do RNAm e três sítios para a ligação de RNAt Os sítios onde se ligam os RNAt são denominados sítio P sítio A e sítio E Fig 3 O sítio P ou sítio de ligação do peptidilRNAt é onde se associa a molécula de RNAt ligada à extremidade carboxílica do polipeptídeo em crescimento O sítio A ou sítio de entrada do aminoacilRNAt é onde se associa o RNAt recémchegado ao ribossomo e que traz o aminoácido a ser incorporado na cadeia polipeptídica em crescimento O sítio E do inglês exit ou sítio de saída é ocupado transitoriamente pelo RNAt livre de aminoácido que acabou de sair do sítio P e que está portanto deixando o ribossomo Enquanto o sítio E está ocupado a afinidade do sítio A fica reduzida impedindo assim que um novo aminoacilRNAt entre no ribossomo antes que ele esteja pronto para recebêlo Assim o caminho do RNAt no ribossomo se dá na seguinte sequência ele entra no sítio A passa para o sítio P e finalmente deixa o ribossomo pelo sítio E Cada ribossomo apresenta um segmento da cadeia polipeptídica em processo de síntese com comprimento proporcional ao segmento de RNAm já traduzido por ele Essa cadeia polipeptídica em formação costuma ser chamada de proteína nascente Em geral sobre uma molécula de RNA mensageiro são encontrados vários ribossomos cada um deles com um segmento de proteína nascente Se olhássemos da extremidade 5 para a 3 do RNA mensageiro veríamos os ribossomos a ele associados apresentando proteínas nascentes progressivamente maiores pois os ribossomos mais próximos da extremidade 3 estariam mais próximos do fim da síntese do polipeptídeo A esta estrutura formada por uma molécula de RNA mensageiro associada a vários ribossomos dáse o nome de polissomo Fig 4 Figura 3 Representação esquemática dos sítios de ligação dos RNA no ribossomo procariótico As setas indicam que o RNAt e o RNAm se movem através do ribossomo em um mesmo sentido Figura 4 Um polissomo consiste de uma molécula de RNAm sendo traduzida simultaneamente por diversos ribossomos que se movem no sentido 5 3 Ligadas a cada ribossomo existem duas moléculas de RNAt a primeira à esquerda no sítio P está ligada ao aminoácido recémincorporado à cadeia proteica nascente a segunda à direita no sítio A carrega o aminoácido a ser incorporado em seguida 6 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas O tamanho de um polissomo depende tanto do comprimento do RNAm quanto da eficiência com o que o ribossomo é capaz de se ligar ao mensageiro para iniciar a tradução Em bactérias os polissomos contêm em geral dezenas de ribossomos e podem ser encontrados associados ao DNA Isso ocorre porque em bactérias a tradução e a transcrição são acopladas ou seja os RNAm começam a ser traduzidos antes do término de sua síntese Fig 5 Nos eucariontes os polissomos apresentam em média oito ribossomos e são encontrados no citoplasma livres no citosol ou presos às paredes do retículo endoplasmático Podemos ter uma idéia da atividade de sín tese de proteína em uma célula examinando o número de alguns elementos envolvidos nesse processo em uma bactéria por exemplo A célula de Escherichia coli possui cerca de 20 mil ribossomos que constituem um quarto da massa total da célula cerca de 3 mil cópias de cada tipo de RNAt e por volta de 1500 moléculas de RNAm O processo de síntese de proteínas costuma ser dividido em três etapas iniciação alongamento e término A iniciação consiste nas reações que precedem o início da formação do peptídeo portanto é a etapa que ocorre antes da união dos primeiros aminoácidos Ela consiste na ligação do ribossomo ao RNAm formando um complexo de iniciação que contém o primeiro aminoacilRNAt o da Nformilmetionina em bactérias e o da metionina em eucariontes A iniciação é uma etapa demorada e pode ser decisiva na determinação da frequência com que um mensageiro será traduzido O alongamento compreende todas as reações que ocorrem desde a formação da primeira ligação peptídica até a incorporação do último aminoácido do peptídeo sendo a etapa mais rápida da síntese de proteínas Em bac térias aproximadamente 15 aminoácidos são adicionados por segundo à cadeia polipeptídica nascente de modo que a síntese de um polipeptídeo com 300 aminoácidos leva cerca de 20 segundos Em eucariontes a velocidade é menor são adicionados cerca de dois aminoácidos por segundo O término compreende os processos necessários à liberação do polipeptídeo pronto Nesta etapa o ribossomo se dissocia do RNAm Etapas da Síntese de Proteínas Apesar de muito semelhante nos aspectos gerais a síntese de proteínas difere entre células procarióticas e células eucarióticas As principais diferenças são observadas na etapa de iniciação do processo A iniciação da tradução em procariontes Em E coli o processo de iniciação da tradução requer a presença de uma subunidade menor do ribossomo 30S um RNAt especial iniciador da tradução uma molécula de RNAm e três fatores protéicos de iniciação denominados IF1 IF2 e IF3 e GTP Fig 6 Inicialmente uma subunidade ribossomal 30S livre associase a um RNAm e aos fatores de iniciação IF3 e IF1 A formação desse complexo depende da interação de bases entre uma sequência do RNAr 16S e uma região especial do RNAm conhecida como sequência de ShineDalgarno Essa sequência corresponde a um consenso de seis bases AGGAGG localizado sete nucleotídeos antes a 5 do códon de iniciação AUG A região do RNAm que compreende a sequência de ShineDalgarno e que interage com o ribossomo no processo de iniciação é denominada sítio de ligação do ribossomo e compreende cerca de 40 nucleotídeos Fig 7 Figura 5 Representação esquemática do acoplamento entre os processos de transcrição e tradução em bactérias As moléculas de RNA sendo transcritas crescem no sentido 5 3 e as primeiras sequências liberadas do molde de DNA começam a ser traduzidas pelos ribossomos antes do término da transcrição 7 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas Em seguida um RNAt especial o RNAtfMet da Nformilmetionina associado ao fator IF2 combinase ao complexo subunidade ribossomal 30SRNAm Essa combinação demanda a participação do fator IF1 e de GTP como fornecedor de energia O passo final da iniciação é a associação da subunidade maior do ribossomo para construir um ribossomo completo Para que isso aconteça é preciso que o IF3 se dissocie do complexo Essa é a razão do fator IF3 ser chamado de fator antiassociação das subunidades ribossomais O IF3 e a subunidade 50S nunca ficam associados simultaneamente à subunidade ribossomal menor Os demais fatores de iniciação também são liberados após a chegada da subunidade maior do ribossomo Fig 6 O RNAtfMet iniciador posicionase então no sítio P do ribossomo completo Este é o único RNAt bacteriano capaz de entrar no sítio P diretamente sem ter que passar pelo sítio A como acontece com os demais RNA transportadores Com o RNAt iniciador no sítio P o sítio A fica posicionado no segundo códon do mensageiro e irá determinar qual aminoacil RNAt será incorporado nessa posição Fig 8 Pelo que vimos acima um componente fundamental à ini ciação da síntese de proteínas em bactérias é o RNAtfMet Esse RNAt especial ligase a uma metionina que é então enzimati camente transformada em Nformilmetionina A transformação da metionina em Nformilmetionina consiste na adição de um radical formil à extremidade amino do aminoácido Como o RNAtfMet é incapaz de se associar ao sítio A do ribossomo ele só participa na iniciação da tradução Eventuais códons AUG internos ao gene são traduzidos por outro RNAt o RNAtMet que introduz metionina não formilada no local correspondente Figura 6 Representação esquemática da etapa de iniciação da síntese de proteína em bactéria A subunidade menor 30S do ribossomo se liga ao RNAm acompanhada de fatores de iniciação IF1 e IF3 O fator de iniciação IF2 ligase ao RNAt fmet e em seguida à subunidade 30S do ribossomo unida ao RNAm O complexo de iniciação formado se une à subunidade 50S do ribos somo Quando isso ocorre são liberados o IF2 outros fatores IF e os produtos da degradação do GTP ou seja GDP e fosfato Figura 7 Em bactérias as bases complementares entre a extremidade 3do RNAr 16S da subunidade ribossômica menor e a sequência de ShineDalgarno do RNAm posicionam o ribossomo para iniciar a tradução do códon de iniciação AUG localizado a seguir Figura 8 Em bactérias apenas o RNAtfMet pode ser usado para a iniciação pois é o único aminoacilRNAt capaz de se unir à subuni dade menor de um ribossomo incompleto No ribossomo completo o fMetRNAt não consegue entrar qualquer outro aminoacilRNAt pode agora se acoplar ao ribossomo e ser usado no processo de alongamento da cadeia polipeptídica 8 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas do polipeptídeo Assim todos os peptídeos bacterianos iniciam com a Nformilmetionina Em certos casos o grupo formil inicial do polipeptídeo é eliminado por uma desformilase em outros casos a Nformilmetionina é removida por uma aminopeptidase originando uma nova extremidade para o peptídeo A iniciação da tradução em eucariontes A iniciação da tradução em eucariontes é mais complexa que nos procariontes e envolve diversos fatores de iniciação Uma das diferenças entre a iniciação da tradução desses dois grupos de organismos referese ao estado con formacional do RNAm a ser traduzido Em bactérias a agregação do ribossomo ao RNAm acontece tão logo a extremidade 5 do RNAm se solta do DNA molde na transcrição Isso evita que o RNAm adquira estruturas secundárias que poderiam dificultar a iniciação da tradução Já em eucariontes o RNAm recémsintetizado é empacotado com proteínas necessárias ao seu transporte do núcleo para o citoplasma Uma etapa importante da síntese de proteínas nos eucariontes é o desempacotamento do RNAm Nesse pro cesso uma proteína reconhece o cap da extremidade 5 dos mensageiros eucarióticos enquanto que outros fatores protéicos desfazem dobramentos no início do mensageiro Fig 9 São muitos os fatores de iniciação proteicos que se ligam formando um complexo na extremidade 5 do RNAm Fig 10 Figura 9 Representação esquemática das etapas de iniciação da tradução em eucariotos 9 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas Uma diferença importante entre a iniciação da tradução em procariontes e eucariontes é que nesses últimos apesar de existir um RNAt iniciador que também carrega metionina esta nunca é formilada como em bactérias Além disso em eucariontes o complexo de iniciação se forma na extremidade 5 do RNAm percorrendo em seguida o RNAm até alcançar um códon AUG onde tem início a tradução Assim em eucariontes a tradução se inicia no códon AUG mais próximo à extremidade 5 do mensageiro e não em uma sequência especial de bases como a de Shine Dalgarno Apesar disso a eficiência da iniciação parece depender pelo menos em parte de sequências de bases vizinhas ao códon de iniciação O alongamento da cadeia polipeptídica O processo de alongamento da cadeia polipeptídica é basicamente o mesmo em procariontes e eucariontes e ocorre em três etapas 1 ligação de um aminoacilRNAt ao sítio A do ribossomo 2 ligação peptídica com o aminoácido recémchegado causando a transferência da cadeia polipeptídica em crescimento do sítio P para o sítio A e 3 translocação do ribossomo ao longo do RNAm transferindo o novo peptidilRNAt do sítio A para o sítio P com posicionamento do próximo códon a ser traduzido no sítio A Durante a terceira etapa o RNAt descarregado é translocado para o sítio E Esses três passos são repetidos de maneira cíclica e vários fatores são importantes nesses processos Na primeira etapa o aminoacil RNAt se liga ao sítio A e sua especificidade é determinada pelo códon do RNAm ali posicionado Os três nucleotídeos do anticódon devem parear com os três nucleotídeos do códon A região do ribossomo que garante o emparelhamento códonanticódon é chamada de centro decodifi cador A chegada do aminoacilRNAt ao sítio A do ribossomo só ocorre se ele estiver associado ao fator de alongamento EFTu carregado com uma molécula de GTP EFTuGTP O GTP é necessário para ligação do aminoacilRNAt ao sítio A e é clivado na formação da ligação peptídica atuando como fornecedor de energia Após a clivagem do GTP em GDP e Pi o complexo EFTuGDP é liberado do ribossomo e para tomar parte em novos ciclos de elongação deve ser recarregado a EFTuGTP Outro fator de alongamento o EFT é o responsável pela regeneração do EFTuGTP A formação da ligação peptídica entre o grupo amino do aminoacil RNAt e o carboxila do peptídeo em crescimento é catalisada numa região do ribossomo chamado de centro peptidiltransferase A formação da ligação peptídica é uma atividade enzimática desempenhada pela subunidade maior do ribossomo É interessante destacar que esta função é desempenhada pela molécula de RNAr 23S e não por proteínas do ribossomo A ligação peptídica requer a hidrólise da molécula de GTP trazida pelo EFTu Com a formação da ligação peptídica o peptidil RNAt presente no sítio A do ribossomo é translocado ao sítio P o RNAt descarregado é transferido para o sítio E e o ribossomo sofre mudanças de conformação movendose Figura 10 Alguns dos fatores necessários para a iniciação em eucariontes e suas respectivas funções Em vermelho está representado o CAP na extremidade 5 10 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas três nucleotídeos em direção à extremidade 3 do RNA mensageiro O passo de translocação requer energia oriunda da clivagem do GTP e a presença do fator de elongação EFG o qual se desliga do ribossomo após a hidrólise do GTP Um fato interessante é que o EFG jamais se liga ao ribossomo se EFTu estiver ligado e vice versa Isso garante que o alongamento prossiga em ciclos em que se alternam a ligação de um novo aminoacil RNAt e o movimento de translocação do ribossomo Fig 11 A formação de uma ligação peptídica no ribossomo consome pelo menos três ligações fosfato de alta energia uma para carrregar o RNAt com seu aminoácido específico sintetase do aminoacil outra para ligar o aminoacil RNAt ao sítio A do ribossomo na primeira etapa e a terceira é gasta no movimento de translocação do ribossomo O processo de alongamento de um peptídeo é muito rápido Em E coli as três etapas que culminam com a adição de um único aminoácido levam cerca de 005 segundos Logo a síntese de um peptídeo contendo 300 aminoácidos leva apenas 15 segundos Considerando a sua complexidade e especificidade a rapidez do processo de tradução é surpreendente O término da tradução Como já vimos existem três códons do código genético que não codificam aminoácidos UAG UAA e UGA sendo usados como sinais de término da síntese da cadeia polipeptídica Em bactérias o códon UAA é o códon de terminação mais utilizado e UGA é mais usado que UAG Nenhum dos códons de terminação tem um RNAt correspondente eles são reconhecidos diretamente por fatores protéicos Em E coli os fatores que catalisam a terminação são denominados RFs do inglês release factors RF1 reconhece o códon UAA e UAG e RF2 reconhece os códons UGA e UAA Esses fatores entram no sítio A do ribossomo quando este sítio se posiciona sobre um códon de terminação Eles também requerem a presença de um peptídilRNAt no sítio P para agir Nos eucariontes existe apenas um fator de terminação o chamado eRF Para o eRF se ligar ao ribossomo é necessário GTP que provavelmente é clivado após a conclusão da etapa de terminação A reação de terminação consiste na liberação do polipeptídeo pronto do RNAt expulsão do último RNAt do ribossomo e dissociação do ribossomo do RNAm Figura 11 Representação esque mática da etapa de alongamento da cadeia polipeptídicaComplexo ternário é o termo usado para descrever um aminoacilRNAt ligado ao fator de alongamento EFTu capaz de se ligar ao sítio A 11 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas Quadros de Leitura do RNA Mensageiro Dada uma sequência de bases do DNA ela pode ser lida teoricamente em três quadros de leitura um come çando na primeira base outro na segunda base e outro na terceira base uma leitura a partir da quarta base repete o primeiro quadro e assim por diante Um quadro de leitura formado exclusivamente por trincas que significam aminoácidos é chamado de quadro de leitura aberto ou ORF do inglês open reading frame Um quadro de leitura que não pode ser traduzido porque é interrompido por um códon de terminação é dito interrompido Se certa sequência está bloqueada nos seus três quadros de leitura possíveis ela não deverá codificar proteína Uma sequência que é traduzida em proteína tem um quadro de leitura que começa sempre com um códon de iniciação e se estende por uma série de códons sucessivos que significam aminoácidos até atingir um códon de terminação A identificação de um quadro de leitura aberto em uma sequência de DNA não significa obrigatoriamente que tal sequência seja traduzida em proteína até que tal fato seja efetivamente demonstrado pela identificação do seu produto proteico A transcrição da informação genética em RNA e a tradução em proteínas são reguladas por sequências espe ciais de bases presentes no DNA e no RNA No DNA essas sequências formam os sítios de ligação da polimerase do RNA ou de fatores de transcrição nas regiões promotoras Esses sítios de ligação localizamse antes 5 do sítio de início de tradução presente no RNAm No DNA localizase também o sítio de término da transcrição o qual fica além 3 do sítio de término da tradução localizado no RNAm Fig 12 EXERCÍCIOS Parte A Revendo Conceitos Básicos Preencha os espaços em branco nas frases de 1 a 14 usando o termo abaixo mais apropriado 1 A etapa da síntese de proteína que termina com a dissociação das subunidades do ribossomo e com a liberação do polipeptídeo pronto e do RNAt é chamada Figura 12 Resumo da organização da informação na molécula de DNA de uma bactéria Uma molécula de DNA é uma dupla hélice formada por duas cadeias polinucleotídicas A informação genética encontrase codificada na sequência de bases ao longo de uma das cadeias cadeia de código A expressão de um gene se dá pela transcrição de uma fita do DNA em uma molécula de RNAm a aminoacilsintetase b anticódon c ativação do aminoácido d alongamento e emparelhamento incerto f iniciação g peptidiltransferase h polissomo i ShineDalgarno j sítio A k sítio P l sítio E m translocação n terminação 12 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas 2 A propriedade da primeira base de um anticódon reconhecer mais de uma base na posição terceira base do códon é chamada 3 é uma trinca de bases do RNAt que se emparelha com o códon do RNA mensageiro 4 Chamase à união entre um aminoácido e uma molécula de ATP que ocorre antes do aminoácido ser ligado ao seu RNAt específico 5 é a etapa da síntese de proteína em que ocorre a ligação do ribossomo ao RNAm formando um complexo que contém o primeiro aminoacilRNAt 6 é a etapa da síntese de proteínas em que os aminoácidos são unidos em sequência na cadeia polipeptídica 7 é o local do ribossomo onde se alojam os aminoacilRNAt recémchegados 8 A enzima que catalisa a união de um RNAt a seu aminoácido específico é chamada 9 é o local do ribossomo onde se aloja o aminoacilRNAt ligado ao polipeptídeo em crescimento 10 é o nome do conjunto formado por diversos ribossomos unidos a uma molécula de RNA mensageiro 11 é o local do ribossomo de procariontes onde fica alojado um RNAt que já se dissociou do peptídeo em crescimento mas ainda não deixou o ribossomo 12 A atividade catalítica que promove a ligação peptídica entre o aminoácido recémchegado ao ribossomo e o peptídeo em crescimento é chamada 13 O deslocamento do ribossomo de três em três bases do RNAm que termina com a exposição no sítio A de um novo códon a ser traduzido é chamado 14 é o nome da sequência de nucleotídeos localizada no início de um RNA mensageiro procariótico que permite a reunião das duas subunidades dos ribossomo e o início da tradução no local correto Parte B Ligando Conceitos e Fatos Para cada uma das frases listadas nas questões de 15 a 25 escreva no parênteses a letra V caso a afirmação seja verdadeira e a letra F no caso de ser falsa 15 A modificação química de um aminoácido ligado a um RNAt não afeta o peptídeo pois os ribossomos têm mecanismo de correção de erros na tradução 16 A iniciação da tradução em procariontes depende de uma sequência de nucleotídeos no início dos RNA mensageiros 17 Na iniciação da tradução em procariontes os ribossomos deslizam até encontrar o códon de iniciação 18 Na iniciação da tradução em eucariontes os ribossomos deslizam até encontrar o códon de iniciação 19 Na iniciação da tradução em eucariontes as proteínas que reconhecem o encapamento e desdobram o RNA mensageiro têm papel importante 13 Biologia Molecular Texto 7 Síntese de Proteínas 20 Drogas que afetam a produção de energia na célula em princípio não interferem na tradução pois o movimento dos ribossomos independe de energia 21 A incorporação dos aminoácidos corretos no ribossomo depende da ação das aminoacilsintetases que ligam cada RNAt ao seu aminoácido correto 22 É obrigatória a existência em cada célula de 61 tipos diferentes de RNAts um para cada códon codificador de aminoácidos 23 Experimentos com ribossomos desprovidos de proteínas indicam que a formação das ligações peptídicas é catalisada apenas por proteínas ribossomais 24 Tanto em procariontes como em eucariontes é possível encontrar polissomos associados ao DNA que está transcrevendo o RNAm 25 Quando um códon de terminação surge no sítio A um RNAt especial de terminação entra nesse sítio e promove a dissociação do RNAm e das subunidades ribossomais Parte C Aplicando Conceitos 26 Faça um esquema de um ribossomo procarionte na fase de elongação indicando os sítios de ligação do RNAt e do RNAm os aminoacilRNAts presentes e o peptídeo em crescimento 27 Faça um esquema comparativo entre as células procarióticas e eucarióticas abordando os seguintes aspectos local da transcrição local da tradução tipos de polimerase do RNA e processamento do RNA 28 Faça um esquema de um gene genérico de procarionte indicando as fitas de molde e de código os promotores o sítio de iniciação da transcrição o sítio de ligação do ribossomo o códon de iniciação um quadro de leitura com alguns aminoácidos o códon de parada e a região de término da transcrição Represente também o RNA mensageiro e o peptídeo produzidos Parte D Resolvendo Problemas 29 Liste quatro diferenças entre a síntese de proteínas em eucariontes e procariontes