What you’ll learn to do: Summarize the process of translation

Take a moment to look at your hands. O osso, a pele e o músculo são constituídos por células. E cada uma dessas células contém muitos milhões de proteínas, na verdade, as proteínas são os principais “blocos de construção” moleculares para cada organismo na Terra!como é que estas proteínas são produzidas numa célula? Para começar, as instruções para fazer proteínas são “escritas” no DNA de uma célula na forma de genes. Basicamente, um gene é usado para construir uma proteína em um processo de duas etapas:

• Passo 1: transcrição (que acabamos de aprender)! Aqui, a sequência de DNA de um gene é “reescrita” na forma de RNA. Em eucariontes como você e eu, o RNA é processado (e muitas vezes tem alguns bits arrancados dele) para fazer o produto final, chamado RNA mensageiro ou ARNm.Passo 2: tradução! Nesta fase, o ARNm é “decodificado” para construir uma proteína (ou um bloco/subunidade de uma proteína) que contém uma série específica de aminoácidos.descrição dos componentes necessários para a tradução identificar os componentes do código genético delinear os passos básicos da tradução requisitos para a tradução:::: dois aminoácidos lado a lado. Cada aminoácido tem um grupo amino, um grupo carboxilo, e uma cadeia lateral rotulada R ou R’. Após a formação de uma ligação peptídica, o grupo amino é unido ao grupo carboxilo. Uma molécula de água é liberada no processo.

  Figura 1. Uma ligação peptídica liga a extremidade carboxila de um aminoácido com a extremidade amino de outro, expelindo uma molécula de água. Por simplicidade nesta imagem, apenas os grupos funcionais envolvidos na ligação peptídica são mostrados. As designações R e r ‘ referem-se ao resto de cada estrutura de aminoácidos.

  o processo de tradução, ou síntese de proteínas, envolve a decodificação de uma mensagem de ARNm em um produto polipeptídeo. Os aminoácidos são covalentemente ligados por ligações peptídicas interlinking. Cada aminoácido individual tem um grupo amino (NH2) e um grupo carboxilo (COOH). Os polipeptídeos formam-se quando o grupo amino de um aminoácido forma uma ligação amida (ou seja, péptido) com o grupo carboxilo de outro aminoácido (Figura 1).

  esta reacção é catalisada por ribossomas e gera uma molécula de água.

  A Máquina de síntese de proteínas

  além do modelo de ARNm, muitas moléculas e macromoléculas contribuem para o processo de tradução. A tradução requer a entrada de um modelo mRNA, ribossomas, tRNAs e vários fatores enzimáticos.

  ribossomas

  um ribossomo é uma macromolécula complexa composta por rRNAs estruturais e catalíticas, e muitos polipeptídeos distintos. Os ribossomas existem no citoplasma em procariontes e no citoplasma e retículo endoplasmático rugoso em eucariontes. Os ribossomas são compostos por duas subunidades. Em E. coli, a pequena subunidade é descrita como 30S, e a grande subunidade é 50S, para um total de 70S. ribossomos mamíferos têm uma pequena subunidade 40S e uma grande subunidade 60S, para um total de 80S. A pequena subunidade é responsável pela ligação do modelo mRNA, enquanto a grande subunidade sequencialmente liga tRNAs.

  tRNAs

  As tRNAs são moléculas estruturais de ARN que foram transcritas a partir de genes pela ARN polimerase III. servindo como adaptadores, as tRNAs específicas ligam-se a sequências no modelo de ARNm e adicionam o aminoácido correspondente à cadeia polipéptida. Portanto, tRNAs são as moléculas que realmente” traduzem ” a linguagem do RNA para a linguagem das proteínas.

  

  Figura 2. A fenilalanina tRNA

  das 64 possíveis combinações possíveis de codões de ARNm ou tripletos de a, U, G E C—three especificam o termo da síntese proteica e 61 especificam a adição de aminoácidos à cadeia polipeptídica. Destes 61, um codão (ago) também conhecido como o “codão de início” codifica a iniciação da tradução. Cada anticodon tRNA pode base par com um dos codões mRNA e adicionar um aminoácido ou terminar a tradução, de acordo com o código genético. Por exemplo, se a seqüência CUA ocorreu em um modelo mRNA na estrutura de leitura adequada, ele ligaria um tRNA expressando a seqüência complementar, GAU, que seria ligado ao aminoácido leucina.tRNAs Maduras assumem uma estrutura tridimensional através de ligações intramoleculares de hidrogénio para posicionar o local de ligação dos aminoácidos numa extremidade e o anticodonte na outra extremidade (Figura 2).O anticodonte é uma sequência de três nucleótidos em um tRNA que interage com um codon mRNA através de emparelhamento de base complementar.as rtnas têm de interagir com três factores::

  1. eles devem ser reconhecidos pela correta aminoacil sintetase.devem ser reconhecidos pelos ribossomas.devem ligar-se à sequência correcta no ARNm.

  Aminoacyl tRNA Synthetases

  através do processo de carga de tRNA, cada molécula de tRNA está ligada ao seu aminoácido correcto por um grupo de enzimas chamado aminoacyl tRNA synthetases. Existe pelo menos um tipo de aminoacil tRNA sintetase para cada um dos 20 aminoácidos.

  código genético

  dados os diferentes números de” letras “nos alfabetos mRNA e proteína, os cientistas teorizaram que combinações de nucleótidos correspondiam a aminoácidos únicos. Os cientistas teorizaram que os aminoácidos eram codificados por trigêmeos nucleotídeos e que o código genético era degenerado. Em outras palavras, um determinado aminoácido pode ser codificado por mais de um tripleto nucleotídeo. Estes trigêmeos nucleotídeos são chamados codões. Os cientistas resolveram meticulosamente o código genético traduzindo in vitro mRNAs sintéticos e sequenciando as proteínas que especificaram (Figura 3).

  

  Figura 3. Esta figura mostra o código genético para traduzir cada tripleto de nucleótidos no ARNm em um aminoácido ou um sinal de terminação em uma proteína nascente. (credit: modification of work by NIH)

  In addition to instructing the addition of a specific amino acid to a polypeptide chain, three (UAA, UAG, UGA) of the 64 codons terminate protein synthesis and release the polypeptide from the translation machinery. Estes trigêmeos são chamados codões sem sentido, ou codões para parar. Outro codon, AUG, também tem uma função especial. Além de especificar o aminoácido metionina, ele também serve como o codon de início para iniciar a tradução. O quadro de leitura para a tradução é definido pela aGo start codon perto do fim de 5′ do mRNA.o código genético é universal. Com algumas exceções, praticamente todas as espécies usam o mesmo código genético para síntese de proteínas. A conservação dos codões significa que um mRNA purificado que codifica a proteína globina em cavalos pode ser transferido para uma célula de tulipa, e a tulipa sintetiza a globina de cavalo. Que existe apenas um código genético é uma poderosa evidência de que toda a vida na Terra compartilha uma origem comum, especialmente considerando que existem cerca de 1084 combinações possíveis de 20 aminoácidos e 64 codões tripletos.

  transcrever um gene e traduzi-lo para proteína usando emparelhamento complementar e o código genético neste site.acredita-se que a degeneração seja um mecanismo celular para reduzir o impacto negativo de mutações aleatórias. Codões que especificam o mesmo aminoácido tipicamente diferem apenas por um nucleótido. Além disso, aminoácidos com cadeias laterais quimicamente semelhantes são codificados por codões similares. Esta nuance do código genético garante que uma mutação de substituição de um único nucleótido pode especificar o mesmo aminoácido, mas não tem efeito, ou especificar um aminoácido semelhante, impedindo que a proteína seja totalmente não funcional.

  passos da tradução

  tal como com a síntese de mRNA, a síntese de proteínas pode ser dividida em três fases: iniciação, alongamento e terminação. O processo de tradução é semelhante em procariontes e eucariontes. Aqui vamos explorar como a tradução ocorre em E. coli, um procariota representativo, e especificar quaisquer diferenças entre a tradução procariótica e eucariótica.

  iniciação da tradução

  síntese proteica começa com a formação de um complexo iniciatório. Em E. coli, este complexo envolve o pequeno ribossoma 30, o modelo mRNA, factores de iniciação e um iniciador especial tRNA. O iniciador tRNA interage com a start codon AUG. O trifosfato de guanosina (GTP), que é um trifosfato de nucleótido purina, atua como uma fonte de energia durante a tradução—tanto no início do alongamento e durante a translocação do ribossomo.uma vez identificada a AUG apropriada, a subunidade 50S liga-se ao complexo de Met-tRNAi, mRNA e à subunidade 30S. Este passo completa a iniciação da tradução.

  Elongação da tradução

  a subunidade ribossómica 50S da E. coli consiste em três compartimentos: o local A (aminoacil) liga-se às tRNAs aminoacil carregadas recebidas. O local P (peptidil) liga-se a tRNAs carregadas que transportam aminoácidos que formaram ligações peptídicas com a cadeia polipeptídica crescente, mas que ainda não dissociaram da sua tRNA correspondente. O local E (saída) liberta tronas dissociadas para que possam ser recarregadas com aminoácidos livres. isto cria um complexo de iniciação com um site livre pronto para aceitar o tRNA correspondente ao primeiro codon após o ago.

  

  Figure 4. Tradução do mRNA ribossome

  durante o alongamento da tradução, o modelo mRNA fornece especificidade. À medida que o ribossoma se move ao longo do ARNm, cada codon mRNA entra em registo, e a ligação específica com o correspondente anticodon tRNA carregado é assegurada. Se o ARNm não estivesse presente no complexo de alongamento, o ribossoma ligaria tRNAs de forma não específica.

  Elongação prossegue com tRNAs carregadas entrando no local A e, em seguida, mudando para o local P seguido pelo local E com cada passo de um único codon do ribossomo. Passos ribossômicos são induzidos por mudanças conformacionais que avançam o ribossomo por três bases na direção de 3′. A energia para cada passo do ribossoma é doada por um fator de alongamento que hidrolisa o GTP. As ligações peptídicas formam-se entre o grupo amino do aminoácido ligado ao ADN-a e o grupo carboxilo do aminoácido ligado ao ADN-P. A formação de cada ligação peptídica é catalisada pela peptidil transferase, uma enzima baseada em ARN que é integrada na subunidade RIBOSSÓMICA 50S. A energia para cada formação de ligação peptídica é derivada da hidrólise GTP, que é catalisada por um fator de Elongação separado. O aminoácido ligado à tRNA do sítio-P está também ligado à cadeia polipeptídica em crescimento. À medida que o ribossoma passa através do ARNm, o antigo local P tRNA entra no local E, separa-se do aminoácido, e é expulso (Figura 5). Surpreendentemente, o aparelho de tradução de E. coli leva apenas 0.05 segundos para adicionar cada aminoácido, o que significa que uma proteína de 200 aminoácidos pode ser traduzida em apenas 10 segundos.

  

  Figura 5. A tradução começa quando um iniciador tRNA anticodon reconhece um codon em mRNA. A grande subunidade ribossómica junta-se à pequena subunidade, e uma segunda tRNA é recrutada. À medida que o ARNm se move em relação ao ribossomo, a cadeia polipeptídica é formada. A entrada de um fator de liberação no site a termina a tradução e os componentes dissociam-se.muitos antibióticos inibem a síntese proteica bacteriana. Por exemplo, tetraciclina bloqueia o local A no ribossoma bacteriano, e cloranfenicol bloqueia a transferência peptidil. Que efeito específico espera que cada um destes antibióticos tenha na síntese de proteínas?

  Tetraciclina afetam diretamente o:

  1. tRNA ligação ao ribossoma
  2. ribossomo assembly
  3. o crescimento da proteína de cadeia

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  Responder a uma. A tetraciclina afectaria directamente a ligação da tRNA ao ribossoma.

  Cloranfenicol afetam diretamente o

  1. tRNA ligação ao ribossoma
  2. ribossomo assembly
  3. o crescimento da proteína de cadeia

  Mostrar Resposta

  Resposta c. Cloranfenicol afetam diretamente o crescimento da cadeia de proteína.

  Termination of Translation

  Termination of translation occurs when a nonsense codon (UAA, UAG, or UGA) is encountered. Ao alinhar-se com o local A, estes codões absurdos são reconhecidos por fatores de liberação em procariontes e eucariontes que instruem peptidil transferase a adicionar uma molécula de água para a extremidade carboxila do aminoácido p-local. Esta reação força o aminoácido p-site a se separar de seu tRNA, e a proteína recém-produzida é liberada. As pequenas e grandes subunidades ribossómicas dissociam-se do ARNm e umas das outras; são recrutadas quase imediatamente para outro complexo de iniciação da tradução. Depois de muitos ribossomas terem concluído a tradução, o ARNm é degradado para que os nucleótidos possam ser reutilizados em outra reação de transcrição.

  Verifique a sua compreensão

  responda à(s) pergunta (s) abaixo para ver se compreende bem os tópicos abordados na secção anterior. Este pequeno teste não conta para a sua nota na classe, e você pode repeti-lo um número ilimitado de vezes.

  Use este questionário para verificar a sua compreensão e decidir se (1) estudar a secção anterior mais ou (2) passar para a secção seguinte.