SINTESE PROTEICA
Conservação do gene
Transmissão da mensagem
Ribosomas, centro da sintese proteica
Indução e repressão
Mutações
Capitulo 1
CONSERVAÇÃO DO GENOTIPO
A totalidade da informação genetica está contida no DNA,
pelo que para manter os caracteres genotipicos é necessária a sua síntese
Para esta síntese são necessários:
- DNA
original
- Matriz
de DNA
- DNA
polimerases
- DNA
ligase
DNA polimerase I
A reacção faz-se apenas na
presença de uma matriz de DNA
O enzima necessita dos trifosfatos dos quatro nucleotidos
existentes no DNA
O DNA desenrola-se e
as bases complementares afastam-se, servindo cada cadeia de matriz para a
síntese da cadeia complementar correspondente
Actividade exonucleasica
da DNA polimerase I
A DNA tambem acções exonuleasicas quer 3’-5’ quer 5’-3’
Acção 3’-5’
Hidrolisa o DNA a partir das extremidades 3’-OH de uma
cadeia, formando nucleotidos. Os nucleotidos eliminados têm o 3’- OH livres não
fazendo parte de uma hélice dupla
É uma acção rectificativa da duplicação. Suponhamos que
aparece alinhada uma base não complementar (F na fig. 1.5). Neste caso a
hidrolise elimina o nucleotido, permitindo uma síntese correcta.
Acção 5’-3
Faz-se em seguida uma ligação fosfodiester entre os vários nucleosidos com a eliminação de um pirofosfato por ligação
A hidrolise do pirofosfato faz-se na direcção 5’-3’ e a elongação na 3’-5’
A hidrolise do trifosfato faz-se na direcção 5’ – 3’ e a elongação na 3’-5’
DNA ligase
A DNA polimerase 1 não catalisa a união das duas cadeias. Incorpora apenas desoxiribonucleotidos numa cadeia de DNA
A união das cadeias é catalisada pela DNA ligase, sendo necessária energia fornecida pelo ATP.
A união faz-se por uma ligação fosfodiester entre o OH do 3’ terminal livre e o fosfato 5’ terminal da outra cadeia
Actividade exonucleasica da DNA polimerase I
A DNA tambem acções exonuleasicas quer 3’-5’ quer 5’-3’
Acção 3’-5’
Hidrolisa o DNA a partir das extremidades 3’-OH de uma cadeia, formando nucleotidos. Os nucleotidos eliminados têm o 3’- OH livres não fazendo parte de uma hélice dupla
É uma acção rectificativa da duplicação. Suponhamos que aparece alinhada uma base não complementar (F na fig. 1.5). Neste caso a hidrolise elimina o nucleotido, permitindo uma síntese correcta.
Acção 5’-3’
É diferente da 3’-5’ pois actua em hélices duplas e tanto em nucleotidos terminais como ptoximos do terminal.
Tem importância na extracção dos dimeros de timina formados pela exposição do DNA aos ultravioletas
Outras DNA polimerases
Descreveram-se DNA polimerases II e III que diferem da I pelas seguintes caracteristicas:
- Ausência de actividade exonucleasica 5’-3’
- Preferência por um molde de DNA em dupla hélice
Replica em forquilha
Animações
Os estudos da replicação da E.coli demonstraram que a síntese começa numa região especifica, realizando-se a partir daí simultaneamente em direcções opostas
´Haverá duas forquilhas de replicação uma na direcção dos ponteiros do relógio e outra na direcção oposta., funcionando as duas cadeias do DNA como moldes.
Sendo assim numa cadeia a direcção da síntese seria 5’-3’ e noutra3’-5’. Como explicar esta afirmação, sabendo que as DNA polimerases sintetizam apenas na direcção 3’-5’?
Admite-se que se sintetizariam pequenos fragmentos (cerca de 1000 nucleotidos) na vizinhança da forquilha, os fragmentos de Okasaki. Estes fragmentos, sintetizados sempre na direcção 5’-3’ seriam ligados em seguida pela DNA ligase
Papel do RNA
O RNA é necessário para o inicio da síntese do DNA
A sequencia das reacções é a seguinte:
- A RNA polimerase sintetiza um fragento de RNA a partir do DNA
- O 3’-OH do RNA inicia a síntese inicia a síntese do DNA pela acção da DNA polimeras
- A DNA polimerase I elimina o RN
- A DNA polimerase I completa a síntese na zona correspondente ao RNA eliminado
Reparação
A exactidão do processo de replicação é extraordinária devido à existência de mecanismos de correcção muito precisos.
Na xeroderma pigmentosum falta a endonuclease nos fibroblastos da pele
Capitulo 2
TRANSMISSÃO DA MENSAGEM
O DNA encontra-se nos cromosomas
As proteínas são sintetisadas nos ribosomas
Há portanto uma solução de continuidade entre DNA e ribosomas
A continuidade é resolvida pela transcrição ou seja pela síntese de um m-RNA, orientada pelo DNA
Transcrição
Animações
O mecanismo é idêntico ao da DNA polimerase, sendo necessários todos os ribose trifosfatos
Como só uma das cadeias do DNA contem a informação só esta serve de matriz
.
Esta reacção é catalisada pela transcriptase ou RNA polimerase
Factor de iniciação
Para que se inicie a transcrição é precisa uma proteína especifica o factor de iniciação ou factor ro , componente da RNA polimerase
A RNA polimerase é constituída por duas subunidades alfa, duas beta e o factor ro
Actua reconhecendo sinais de inicio na molécula do DNA.
Factor de terminação
Quando a polimerase chega ao fim do gene, o factor de terminação ou factor assinala o fim da transcrição
Quando falta este factor, a polimerase não para, transcrevendo a região genetica seguinte
Transcrição inversa
Alguns vírus podem fazer uma sintese em direcção contrária, formando DNA a partir do RNA do hospedeiro
Esta reacção é catalisada pela transcriptase inversa
Capitulo 3
RIBOSOMAS, CENTRO DA SINTESE PROTEICA
Ribosomas
São partículas pequenas compostas por proteínas e rRNA
Actuam como uma plataforma para a síntese das proteínas
Contem duas subunidades, uma grande e uma pequena, elaboradas no nucleolo e exportadas como entidades separadas
Estas duas subunidades encontram-se separadas no citosol e só se juntam para formar um ribosoma quando se inicia a síntese proteica
A subunidade grande (60S) tem 43 aminoacidos
A subunidade pequena (40S) tem 33 proteinas. Tem o sitio P ou sitio de ligação do péptido onde se liga o peptidil-tRNA e o sitio A ou sitio de ligação do aminoacilo onde se liga o aminoacil-tRNA
Figure 2 : Large (1) and small (2) subunit fit together
Cortesia de Greg Frogh
Poliribosomas
São cadeias de ribosomas mantidas unidas por uma tira de m-RNA
A tira de m-RNA corre paralela à membrana por uma fenda colocada entre as duas unidades, mais próxima da pequena
Cortesia de Greg Frogh
Código genético
Como a especificidade dos DNA e RNA repousa na sequencia de quatro bases e a das proteínas em cerca de 20 aminoacidos, como é possível um dispositivo de 4 letras ordenar 20?
Se a cada base correspondesse um aminoácido só se codificariam 4.Se fosse um par codificariam 16. Será portanto necessário um triplex, apesar de um triplex ultrapassar as necessidades – 64 combinações possíveis
A cada conjunto de três bases que codifica um aminoácido dà-se o nome de codão
Há codões a mais em relação ao numero de aminacidos mas pode haver vários codões para o mesmo aminoácido e codões sem sentido
O código genético é o repertório dos codões existentes
Activação do aminoácido
Ácido ribonucleico de transporte (t-RNA)
O t-RNA tem por função transportar os aminoácidos para os ribossomas
O t-RNA tem por função transportar os aminoácidos para os ribossomas
Univ. of Arkansas
Numa extremidade liga-se ao aminoácido a transportar
A outra extremidade tem um anticodão, ou seja uma sequencia de três bases que se liga ao codão correspondente do m-RNA
Ligação do aminoácido ao t-RNA
O amino combina-se com o ATP pata formar aminoácido-AMP que em seguida se combina com o t-RNA respectivo
Biosintese da proteina
Codões de iniciação e terminação
A síntese inicia-se sempre com o codões AUG ou que corresponde à metionina – codão de iniciação
A síntese termina quando se encontra os codões UAG, UAA ou UGA – codoes de terminação ou stop
Os ribosomas deslizam ao longo do m-RNA, fixando em cada etapa um novo aminoácido
Iniciação
A iniciação da síntese faz-se sempre pela inserção da formilmetionina-tRNA(correspondendo aos codões AUG ou GUC) na subunidade 30S
Este codão é um sinal de inicio da síntese da proteína
São necessários Mg++, GTP e proteínas especificas, as proteínas de iniciação
As duas subunidades juntam-se no inicio da síntese
Elongaçao
As duas subunidades associam-se e a formilmetionina ocupa o sitio peptidico
O t-RNA do aminoácido seguinte (aminoácido 1) vai-se fixar no sitio aminoácido Esta fixação necessita de GTP e dos factores de elongação
A new codon is now positioned at the A site and awaits a new aminoacyl-tRNA.
Forma-se a ligação péptido e o t-RNA da metionina é eliminado o complexo AA1-tRNA é transferido para o sitio peptidico, sendo a energia fornecida pelo GT«
Forma-se a ligação péptido
O ribosoma migra ao longo do mRNA para atingir o terceiro codão
O aminoácido 2 fixa-se no sitio peptidico
Repetem-se as operações
Terminação
Estas etapes repetem-se até surgir um codão de paragem – UAG, UAA ouUGA
Em seguida o factor de libertação une-se ao sitio A para libertar a cadeia polipeptidica recemformada
O tRNA sai do sitio P e o factor de libertação do A e as duas subunidades separam-se
1998 Gwen V.Childs
Cortesia de Gwen Childs
Visão geral da síntese proteica
Capitulo 4
INDUÇÃO E REPRESSÃO
Cistrão e operão
Cistrão é a porção de DNA que contem a informação de uma cadeia polipeptidica
Operão compreende todos os cistrões implicados na mesma cadeia metabólica, estando os cistrões juxtapostos
Genes dos operões
O operão compreende os seguintes tipos de genes:
Gene operador
Encontra-se na vizinhança imediata dos cistrões
Permite ou impede o funcionamento de todos os cistrões
Gene promotor
É o ponto de fixação da RNA polimerasr
Gene regulador
Sintetiza o operador
Operadores indutiveis
O repressor está sempre combinado com o gene operador a não ser que o indutor se combine com o repressor, tornando o operador activo
O repressor está sempre combinado com o gene operador a não
ser que o indutor se combine com o repressor, tornando o operador activo
Operadores repressiveis
Nestes enzimas, o repressor ´é inactivo, a não ser que se
combine com um metabolito repressor
AMP cíclico
O AMP cíclico estimula a iniciação da transcrição em muitos
operões indutiveis, combinando-se a uma
proteina especifica, a CAP
Capitulo 5
MUTAÇÕES
Mutação é a modificação hereditária do material genético
Encontram-se os seguintes tipos
Substituição
Uma base é substituída por outra
Pode ou não ser sintetizado um aminoacidodãoo diferente conforme a natureza da substituição
Inserção
É inserida uma base, alterando-se assim todos os tripletos a
não ser que haja a inserção de três
bases – neste caso o código é restabelecido após a inserção
Delecção
É removida uma base
Tipos de mutações
Silenciosas
Não é alterado o significado do
codão
Neutras
A proteína sintetizada tem um
aminoácido semelhante num local não estratégico
Nocivas
A função é alterada
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