1. Universidade Federal Rural de Pernambuco
Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal
1
Disciplina: BQ- Bioquímica
Metabolismo das Proteínas
Prof. Dr. Romero Brandão
Biomédico, Mestre em Bioquímica e Fisiologia,
Doutor em Ciências Biológicas – Proteômica,
Pós-doutor em Biociência
2. Metabolismo de Proteínas
2
1) Síntese protéica: Parte I
2) Síntese protéica: Parte II
3) Digestão e Absorção de aminoácidos e proteínas
4) Reação geral dos aminoácidos e Ciclo da Uréia
5) Biossíntese e degradação de aminoácidos
3. Universidade Federal Rural de Pernambuco
Departamento de Morfologia e Fisiologia Animal
3
Disciplina: BQ- Bioquímica
Metabolismo das Proteínas
Parte I – Síntese protéica
Prof. Dr. Romero Brandão
Biomédico, Pós-doutorado em Biociência
Doutorado em Ciências Biológicas
4. Objetivos
4
Identificar e classificar os aminoácidos quanto a
hidrofobicidade e presença de cargas;
Caracterizar alguns aminoácidos e identificá-los
como essenciais ou não-essenciais;
Descrever a síntese protéica, identificando todas as
etapas: Ativação, Iniciação, Alongamento e
Terminação;
Caracterizar pontos-chave da síntese protéica;
Identificar códons de início e término da síntese;
Descrever ligação peptídica e identificar os produtos.
5. Considerações gerais
Proteínas
Produtos finais das
vias de informação
Sintetizadas
Endereçadas
Degradadas
Síntese protéica
Mais de 300
biomoléculas estão
envolvidas
Consome até
90% da energia
celular
Velocidade
extremamente alto
1) Como acontece a síntese protéica;
2) Como acontece o endereçamento;
3) E a degradação seletiva quando não for mais necessárias.
7. Estrutura geral dos aminoácidos encontrados em proteínas
– Representação de Lewis
Grupo carboxil
Grupo amino
Átomo de carbono α
Grupo de cadeia lateral
R é comumente uma das 20 diferentes cadeias laterais. Em pH 7,0 o
grupo amino e o grupo carboxil são ionizados;
Os AA diferem entre si por suas cadeias laterais ou grupos R, os quais
variam em estrutura, tamanho e carga elétrica e influenciam a solubilidade
do aminoácido em água.
8. Estrutura geral de um aminoácido
Aminoácidos podem ser classificados com base no grupo R
- Grupos R não-polares e alifáticos
- Grupo R não-carregados, mas polares
- Grupo R aromáticos
- Grupo R carregados positivamente (básico)
- Grupo R carregados negativamente (ácido)
10. Grupo R não-carregados, mas polares
Serina
Sulfidrila
Hidroxila
Asparagina
Treonina
Cisteína
Amida
Glutamina
11. Formação de pontes dissulfeto
oxidação
Cisteína
Cistina
O grupo tiol da Cisteína pode ser desprotonado, gerando um anion tiolato.
Entretanto, um tiol da cisteína mais comumente sofre oxidação, junto com outro
tiol, como o de outra cadeia lateral de cisteína, formando ponte dissulfeto, ou
ligação dissulfeto.
12. Grupo R aromáticos
Relativamente hidrofóbicos (apolares)
Participam de interações hidrofóbicas
Tirosina – o grupo hidroxila forma ponte de hidrogênio
(importante na atividade de algumas enzimas)
Fenilalanina
Tirosina
Triptofano
Grupo importante
de muitas enzimas
13. Grupo R carregados positivamente (básicos)
+
H
Histidina
Lisina
Arginina
Imidazol
Amino
Guanidino
Estes nitrogênios têm uma afinidade
relativamente fraca pelo H+ e são
parcialmente positivos em pH
neutro
Este grupo é básico devido ao
fato de suas cargas positivas
serem
estabilizadas
por
ressonância.
15. Ampliação do Dogma Central
Em 1965 foi demonstrada a
replicação do RNA por
replicases codificadas por
um vírus infeccioso.
Replicação
Transcrição Reversa
Transcrição
Em 1970 foi descoberta
transcriptase reversa que
sintetiza DNA utilizando o
RNA como molde.
Replicação do RNA
Tradução
Proteína
18. 1.1 Conceitos
Etapa 1: Ativação dos aminoácidos
Ativação do grupo carboxila do AA para formação da ligação peptídica;
Estabelecer um elo entre o AA e a informação genética no mRNA.
tRNA
Aminoacil-tRNA
AA
ATP
AA-tRNA
Etapa 2: Iniciação
Ligação do mRNA ao ribossomo (menor fração) e ao aminoacil-tRNA
de iniciação;
Posterior ligação da subunidade maior e formação do complexo de
iniciação;
Reconhecimento do códon AUG do mRNA e início da cadeia (ação de
fatores de iniciação e GTP).
19. Etapa 1: Ação das aminoacil-tRNA
Esterificação dos AA em seus tRNA correspondentes pelas aminoaciltRNA sintetases
A enzima é específica para cada AA, mesmo com diferentes tRNAs
(Lehninger, 2010)
1º) Aminoacil-adenilato (aminoacil-AMP) forma-se quando o grupo
carboxila do AA reage com fosforil do ATP - Liberando pirofosfato;
2º) Transferência do grupo aminoacil do Aminoacil-AMP para o tRNA
correspondente.
20. 1.1 Conceitos
Etapa 3: Alongamento
Alongamento pela ligação covalente dos diversos aminoácidos
carregados pelos tRNA especificados pelos códons do mRNA;
Ação de fatores de alongamento e GTP.
Etapa 4: Terminação e liberação
Identificação do códon de terminação no mRNA;
Atuação de fatores de terminação.
Etapa 5: Enovelamento e processamento pós-traducional
Enovelamento em sua conformação tridimensional;
Processamento enzimático específicos.
21. Etapa 2: Início da síntese protéica
A iniciação requer 3 etapas e alguns fatores:
Sítios de ligação (aminoacil-tRNAs)
Sítio A: Aminoacila
Sítio P: Peptidil
Sítio E: Saída
Lehninger, 2010
Etapa 1:
Sequência Shine-Dalgarno
O
códon
AUG
específico
é
distiguido de outros
código de Met pela
Sequência SD.
22. Etapa 2:
Etapa 3:
1) Interação códon-anticódon;
2) Sequência shine-dalgarno;
Complexo de
iniciação
3) fMet-tRNA e sítio P.
Lehninger, 2010
23. Etapa 3: Alongamento
Ocorre a formação das ligações peptídicas:
Etapa 1: Ligação do aminoacil-tRNA
Lehninger, 2010
24. Etapa 3: Alongamento
Etapa 2: Formação da ligação peptídica
A peptidil transferase catalisa a formação da
ligação peptídica;
É catalisada pelo rRNA 23S (ribozimas).
Lehninger, 2010
25. Etapa 3: Alongamento
Etapa 3: Translocação
Movimentação de um códon em direção 3’;
Ação da translocase (EF-G);
Para cada resíduo de AA adicionado, dois
GTP são gastos;
Em eucariontes, o ciclo é bem semelhante
(proteínas com funções análogas), mas
não possuem o sítio E dos ribossomos.
A atividade GTPase do EF-Tu (intervalo
gerado) promove fidelidade ao processo
sem comprometer a velocidade da síntese.
Lehninger, 2010
26. Terminação da síntese protéica em procariontes
A terminação ocorre em reposta ao códon de
terminação (UAA/ UAG / UGA) no sítio A.
Primeiro, um fator de liberação (RF) (RF-1 ou RF-2
dependendo do códon finalizador presente), se liga
ao sítio A. Isso acarreta a hidrólise da ligação éster
entre a cadeia polipeptídica nascente e o tRNA no
sítio P. A cadeia polipetídica solta deixa o ribossomo,
seguida do tRNA e do mRNA. Finalmente o
ribossomo se dissocia nas suas subunidades 30S e
50S. A ligação de IF3 a subunidade 30S impede que
ela se dissocie prematuramente da subundade 50S.
A fidelidade da tradução depende da escolha certa do
AA pela aminoacil-tRNA sintetase e da seleção do tRNA especificado pelo mRNA. GTP e fatores
protéicos específicos participam do processo.
