Sintese proteica
SINTESE PROTEICA Iniciação nos procariotos O primeiro evento do estágio de iniciação é a ligação de uma molécula de metionina livre ao terminal 3′ de uma molécula de tRNA met pela aminoacil-tRNA sintetase específica. Há, pelo menos, dois tipo de tRNA met, mas apenas um deles, chamado tRNA i met pode iniciar síntese proteica. A mesma aminoacil•tRNA sintetase pode incorporar metionina a outros tRNAs, que adicionam metionina ao meio da cadeia polipeptídica, mas apenas metionil-tRNA i met pode se ligar à subunidade pequena do ribossomo para iniciar a síntese proteica.
Em bactérias, o amin met é modificado pel eferido como N-for Entretanto, metionil- designação geral par org to view metionil-tRNA i rmil e é, às vezes, et-tRNA i met) é uma células. O Met-tRNA i met, juntamente com uma mol cula de GTP e uma subunidade pequena ribossomal liga-se ao mRNA num local especifico, frequentemente localizado muito próximo ao códon de iniciação AUG. A energia necessária aos diferentes passos da síntese proteica é fornecida pela hidrólise de GTP.
Neste caso, GTP é necessário para o posiclonamento correto do códon AUG na subunidade ribossômica. Em bactérias, o local de iniciação é marcado por uma pequena equência de nucleot Swipe to vlew next page nucleotídeos. Esta sequência, chamada Shine-Dalgarno, é complementar a uma sequência próxima da extremidade 3′ do rRNA pequeno. Nem todos os m RNA têm exatamente esta sequência, embora todos eles tenham 6-q nucleotideos corretos. Ribossomos bacterianos podem iniciar nestes sítios, no meio de mRNAs com milhares de nucleotideos de comprimento.
Esta sequência coloca o códon de iniciação AUG (ou GUG) na posição correta para que a tradução se inicie. A mistura de N-formiImetionil-tRNA fmet, mRNA e as subunidades ribossômicas 30S e SOS não é suficiente para a nlciação. pelo menos três proteínas que se ligam fracamente aos ribossomas, chamadas IA, IF2 e IF3 (IF = “initiation factor”), devem estar presentes. Na primeira etapa: Estes três fatores ligam-se à subunidade pequena SOS. GTP estabiliza sua ligação, ligando-se diretamente e IF2.
IF3 impede a associação da subunidade 30S com a 50S e ajuda a associação da subunidade 30S com o mRNA. IF2 auxilia a ligação dos fatores IF2 e IF3. Na segunda etapa: fMet-tRNA fmet e o mRNA ligam-se ao agregado EF-30S-GTP, não há uma sequência definida para esta ligação, podendo ligar-se rimeiro o mRNA ou o fMet-tRNA fmet. Ao ligar-se, fmet-tRNA i fmet faz contato estreito com IF2-GTP. Uma vez formado o complexo de iniciação 30S, IF3 é liberado.
O acoplamento da subunidade SOS leva à hidrólise do GTP e ? liberação dos outros dois fatores. Forma-se, então PAGFarl(Fq subunidade SOS leva à hidrólise do GTP e à liberação dos outros dois fatores. Forma-se, então, o chamado complexo de iniciação 70s. iniciaçao em eucariotos O mecanismo de reconhecimento do sinal de iniciação do mRNA em eucariotos é diferente: o passo mais importante é o reconhecimento da extremidade 5′ do mRNA. Cerca de dos AUGS usados como sinais de iniciação em eucariotos são os primeiros AUGs das moléculas.
O terminal 5′ dos mRNAs eucarióticos têm uma modificação especial, um resíduo metilado de guanilato, ligado ao primeiro nucleotídeo normal da cadeia por uma Igação 5′ – 5′ pirofosfato, chamado “cap”. mRNAs artificiais circulares foram preparados e verificou-se que não são traduzidos, mRNAs sem o i’cap’i são muito pouco traduzidos. Portanto, a iniciação da tradução em eucariotas envolve o reconhecimento do “capi’, seguido da localização da sequência de consenso que envolve o códon AUG.
Ao contrário dos três fatores de iniciação bem definidos que iniciam a tradução em bactérias, em eucariotos existe uma multiplicidade de fatores de Iniciação (chamados “elFs”). Sua participação no processo de iniciação da síntese proteica é, de alguma forma, semelhante ao processo de procariotas. A subunidade pequena (405) é a primeira a se complexar com o mRNA e com o tRNA iniciador. O GTP, também em eucariotos, é hidrolisado após o acoplamento da subunidade grande (605) ao complexo. Entretanto, há vários aspec PAGF3rl(Fq após o acoplamento da subunidade grande (60S) ao complexo.
Entretanto, há vários aspectos em que a iniciação de eucariotos difere de iniciação em procariotos: Met-tRNA i Met é utilizado, mas a metionina não é formilada no grupo N-terminal; Met-tRNA i Met e GTP formam um complexo com elF2, independente da subunidade ribossômica 405; Met-tRNA I Met sempre liga-se à subunidade ribossômica 40S antes de ligar-se o mRNA; A hidrólise do ATP a ADP é necessária para a ligação do mRNA; Não apenas há um número muito maior de fatores de iniciação em eucariotas que em procariotos, mas também muitos elFs são proteínas constltuidas por muitas subunidades.
O fator elF3, envolvido na ligação do mRNA, como o IF3 de bactérias, tem 10 subunidades e pesa 106 daltons (1/3 do tamanho de subunidade 40S inteiro; A presença de um terminal 5′ com “‘cap” no mRNA é necessária para a iniciação, exceto para pouqu[ssimo mRNAs virais, que são ativos sem “cap” De importância fundamental para a regulação do processo de biossíntese de proteínas em eucariotos é a seguinte característica: o ciclo GTP-GDP para o fator elF2 envolve outra proteína, chamada elF-2B, também chamada GEF (GTP-GDP i’exchange factor”).
Depois que elF2 coloca o tRNA iniciador no ibossomo, ele é liberado numa forma inativa, ligado ao GDP. GDP é deslocado quando elF2 interege com elF2g, formando um complexo elF2-eIF2B. Neste complexo, elF2 tem uma afinidade aumentad com elF2B, formando um complexo elF2-elF2B. Neste complexo, elF2 tem uma afinidade aumentada por GTP e pode, portanto, entrar novamente no ciclo. Elongaçao Depois que a região de iniciação do mRNA foi corretamente ligada ao ribossomo, ele sempre se move em uma direção fixa durante a s[ntese proteica.
O ribossomo não tem a opção de mover- se para a direita ou para a esquerda, refletindo o fato do mRNA er uma direção, definida pela orientação dos seus terminais 5′ e 3′. O terminal que é lido primeiro, 5′, é, também, sintetizado prmeiro. portanto, em procanotos, um rlbossomo pode se ligar a uma molécula de mRNA incompleta, enquanto ela ainda está sendo sintetizada no molde de DNA. Isto ocorre em bactérias em crescimento rápido, mas nao ocorre em eucariotos, uma vez que a transcrição ocorre no núcleo e a tradução, no citoplasma.
Cada ribossomo tem dois s[tios para ligação de tRNA. Sáo os sítios peptidil (P) e Aminoacil (A). A especificidade para um determinado aminoacil-tRNA é dada pelo códon específico do mRNA, isto ?, embora a cavidade do ribossomo possa acetar qualquer aminoacll-tRNA, a superfície contendo mRNA a torna específica para uma molécula específica. Não se sabe se o Met-tRNA i met entra no sitio p diretamente ou se entra primeiro no sítio A e, depois, move-se para o sítio P.
Está claro, porém, que Met-tRNA Met acaba no sitio P e que a hidrólise do GTP e a saída dos fatores de iniciação antece Met-tRNA i Met acaba no sitio P e que a hidrólise do GTP e a saída dos fatores de iniciação antecedem a entrada do segundo aminoacil-tRNA. Todos os amnoacil-tRNAs subsequentes entram no sít10 A. Depois que o segundo aminoacil-tRNA é colocado, corretamente, no Sltio A, uma ligação peptídica se forma entre a carboxila do primeiro aminoácido e o grupo amino do segundo.
O dipeptídeo resultante fica, portanto, ligado, através da carboxila do segundo aminoácido, ao segundo tRNA. Então, numa etapa chamada translocação, o peptidil-tRNA e o códon do mRNA ao qual ele está acoplado, movem-se coordenademente para o sítio P do ribossoma. Este processo de adição de aminoácido se repete vánas vezes, até que a cadeia completa se forme. Alguns pontos devem ser enfatizados: A carboxila terminal está sempre ligada a um tRNA.
A ligação deste tRNA terminal ao sitio P ou A é a principal força que mantém o polipeptídeo nascente ligado ao ribossoma; A formação da ligação peptídica move o ponto de ligação do sítio P para o sítio A. Neste processo, a carboxila do aminoácido do Sitio P é transferida do tRNA para o aminogrupo do aminoácido do Sltio A; O novo tRNA terminal move-se, então, do sítio A para o sítio P. Ao mesmo tempo, o molde de mRNA ligado à subunidade pequena do ribossomo move-se para colocar o códon na posição ocupada anteriormente pelo códon n;
Conjuntamente com a etapa (3), a molécula de tRNA que liberou PAGFsrl(Fq anteriormente pelo códon n; seu aminoácido para a formação da ligação peptídica, é ejetado do Sltio p, O sítio A fica, então, livre para aceitar um novo aminoacil-tRNA, cujo especificidade é determinada pelo pareamento correto de bases entre o anticódon e o códon do mRNA A ligação dos aminoacil-tRNAs ao ribossomo é uma etapa muito mais complicada do que se imaginou inicialmente.
Em bactérias, ele começa quando um fator de elongação (EF-Tu) reage com GTP e aminoaciI-tRNA para formar um complexo aminoacil-tRNA- EF-Tu-GTP. O aminoacil-tRNA é, então, transferido para o sítio A do nbossomo, liberando-se o complexo EF-Tu-GDP e fosfato inorgânico. A reutilização de EF-TIJ depende da participação de outro fator, EF-Ts. EF-Ts desloca o GDP, formando um complexo EF-Tu-EF-Ts. Quando este complexo encontra um GTP, forma-se um complexo EF-Tu-GTP, liberando EF-TS. EF-Tu-GTP liga outro aminoacil-tRNA e repete o ciclo.
Em eucariotos, existem fatores de elongação análogos aos de procariotos, que desempenham funções análogas: EF Ia substitue o EF-Tu de procariotas e EFI bg, substitue o EF-Ts. A atlvidade catalitica que forma ligação peptídica é um omponente integral do ribossomo, localizando-se na sua subunidade grande. Esta atividade é chamada peptidil transferase. O movimento do Peptidil-tRNA do sítio A para o Sitio P é desempenhada pelo fator G (EF-G), chamado desempenhada pelo fator G (EF-G), chamado translocase, em procariotos. Neste processo, forma-se primeiro o complexo EF-G-GTP- ribossoma.
A translocação então ocorre, acoplada à ejeção do tRNA livre do Sltio p. Subsequentemente, ocorre a hidrólise do GTP a GDP e fosfato inorgânico e liberação do EF-G. Em eucariotos, o fator EF2 desempenha a mesma função do EF-G de procariotos. Portanto, tanto em eucariotos como em procariotos, três fatores proteicos são necessários para a etapa de elongação da síntese proteica: em procarjotos: EF-Tu, EF-TS e EF-G em eucariotos: EFI a, EFIbg e EF2 Terminação Duas condições são necessárias para a terminação da síntese proteica.
Uma é a presença de um codon que dá o sinal para o processo de elongação. A outra é a presença de uma proteína, o “releasing factor” (RF), que lê o sinal de terminação de cadeia. Como a cadeia polipeptídica, após ter sido completada, ainda está ligada a um tRNA a etapa de terminação envolve a quebra e ligação com este tRNA. Quando isto acontece, a cadeia nascente se dissocia rapidamente, uma vez que sua ligação com o ribossomo ocorria através desta ligação Há três sinais que significam o final da tradução: UAG, IJAA e UGA.
A descoberta destes codons de terminação levou à expectativa da ocorrência de tRNA de terminação, isto é, tRNAs que se ligassem especificamente a estes códons mas, não PAGF8rl(Fq ocorrência de tRNA de terminação, isto é, tRNAs que se ligassem especificamente a estes códons mas, não tendo nenhum aminoácido ligado, levassem à terminação de tradução. As evidências experimentais, contudo, demonstraram conclusivamente que tais moléculas não existem e que, na realidade, estes códons são reconhecidos por proteínas, os “releasing factors”.
Em E. coli, há dois RFs bem caracterizados: RF l, que reconhece os codons UAG e IJAA, e RF2, que reconhece UGA e UAA. Em eucariotos, há apenas um fator de terminação RF, que reconhece os três codons de terminação. Eles funcionam induzindo a peptidil transferase a transferir a cadeia crescente para água, em lugar de um aminoacil-tRNA. A terminação em eucariotas envolve e hidrólise de GTP, que é necessária para ue RF se dissocie do ribossoma, depois do fator ter induzido a peptidil transferase a liberar a cadeia polipeptídica.
Em procariotos, ainda não está esclarecido se há hidrólise de GTP nesta etapa, embora a participação de um outro fator, que se liga a GTP e a GDP, estimule a reaçao. Após a terminação da cadeia, a subunidade maior do ribossomo (50S em procariotos e SOS em eucariotos), provavelmente, é liberada do mRNA antes da subunidade menor (30S em procariotos, 405 em eucariotos). As subunidades ficam, então, disponíveis para iniciar a síntese de outro polipeptídeo. PAGFgrl(Fq