Universidade Federal Rural de PernambucoDepartamento de Morfologia e Fisiologia Animal

Disciplina: BQ- Bioquímica

Metabolismo das Proteínas

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Prof. Dr. Romero BrandãoBiomédico, Mestre em Bioquímica e Fisiologia,Doutor em Ciências Biológicas – Proteômica,Pós-doutor em Biociência

Metabolismo das Proteínas

� Metabolismo de Proteínas

1) Síntese protéica: Parte I

2) Síntese protéica: Parte II

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3) Digestão e Absorção de aminoácidos e proteínas

4) Reação geral dos aminoácidos e Ciclo da Uréia

5) Biossíntese e degradação de aminoácidos

Universidade Federal Rural de PernambucoDepartamento de Morfologia e Fisiologia Animal

Disciplina: BQ- Bioquímica

Metabolismo das Proteínas

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Prof. Dr. Romero BrandãoBiomédico, Pós-doutorado em BiociênciaDoutorado em Ciências Biológicas

Metabolismo das Proteínas

Parte I – Síntese protéica

Objetivos

� 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

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� 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.

Considerações gerais

Proteínas Produtos finais das vias de informação

Sintetizadas

Síntese protéica

EndereçadasDegradadas

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.

Aminoácidos

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Estrutura geral dos aminoácidos encontrados em proteínas – Representação de Lewis

Grupo amino

Grupo carboxil

� R é comumente uma das 20 diferentes cadeias laterais. Em pH 7,0 ogrupo amino e o grupo carboxil são ionizados;

�Os AA diferem entre si por suas cadeias laterais ou grupos R, os quaisvariam em estrutura, tamanho e carga elétrica e influenciam a solubilidadedo aminoácido em água.

Átomo de carbono αααα

Grupo de cadeia lateral

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)

Grupos R não-polares

Glicina Alanina Prolina

Estrutura rígida / redução na flexibilidade

ValinaLeucina

IsoleucinaMetionina

Estabilização da estrutura

das proteínas (interação

hidrofóbica)

Tiol

flexibilidade

Grupo R não-carregados, mas polares

Serina

Treonina CisteínaHidroxilaSulfidrila

Asparagina

Glutamina

Amida

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.

Fenilalanina

Grupo R aromáticos

� Relativamente hidrofóbicos (apolares)

� Participam de interações hidrofóbicas

� Tirosina – o grupo hidroxila forma ponte de hidrogênio (importante na atividade de algumas enzimas)

Triptofano

Tirosina

Grupo importante de muitas enzimas

HH+

Grupo R carregados positivamente (básicos)

Lisina

Arginina

Histidina

AminoGuanidino

Imidazol

Este grupo é básico devido ao

fato de suas cargas positivas

serem estabilizadas por

ressonância.

Estes nitrogênios têm uma afinidade

relativamente fraca pelo H+ e são

parcialmente positivos em pH

neutro

Grupo R carregados negativamente (ácidos)

Aspartato Glutamato

Carboxila

Replicação

TranscriçãoTranscrição Reversa

Ampliação do Dogma Central

Em 1965 foi demonstrada a replicação do RNA por replicases codificadas por um vírus infeccioso.

Transcrição

Tradução

Proteína

Transcrição Reversa

Replicação do RNAEm 1970 foi descoberta transcriptase reversa que sintetiza DNA utilizando o RNA como molde.

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FORMAÇÃO DE CÓDONS-Cada códon é formado por três bases nitrogenadas

1.1 Conceitos

Etapa 1: Ativação dos aminoácidosAtivação do grupo carboxila do AA para formação da ligação peptídica;

Estabelecer um elo entre o AA e a informação genética no mRNA.

tRNAAA

Aminoacil-tRNAAA-tRNA

AAATP

Etapa 2: IniciaçãoLigação do mRNA ao ribossomo (menor fração) e ao aminoacil-tRNAde iniciação;Posterior ligação da subunidade maior e formação do complexo deiniciação;Reconhecimento do códon AUG do mRNA e início da cadeia (ação defatores de iniciação e GTP).

Etapa 1: Ação das aminoacil-tRNAEsterificação dos AA em seus tRNA correspondentes pelas aminoacil-tRNA sintetases

A enzima é específica para cada AA, mesmo com diferentes tRNAs

1º) Aminoacil-adenilato (aminoacil-AMP) forma-se quando o grupocarboxila do AA reage com fosforil do ATP - Liberando pirofosfato;

2º) Transferência do grupo aminoacil do Aminoacil-AMP para o tRNAcorrespondente.

(Lehninger, 2010)

1.1 Conceitos

Etapa 3: AlongamentoAlongamento pela ligação covalente dos diversos aminoácidoscarregados 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;

Enovelamento em sua conformação tridimensional;Processamento enzimático específicos.

Atuação de fatores de terminação.

Etapa 5: Enovelamento e processamento pós-traducional

Etapa 2: Início da síntese protéicaA iniciação requer 3 etapas e alguns fatores: Sítios de ligação (aminoacil-tRNAs)

Sítio A: Aminoacila

Sítio P: PeptidilSítio E: Saída

Etapa 1:

Sequência Shine-Dalgarno

O códon AUGespecífico édistiguido de outroscódigo de Met pelaSequência SD.

Lehninger, 2010

Etapa 2:

Etapa 3:

1) Interação códon-anticódon;

Complexo de iniciação

2) Sequência shine-dalgarno;

3) fMet-tRNA e sítio P.

Lehninger, 2010

Etapa 3: AlongamentoOcorre a formação das ligações peptídicas:

Etapa 1: Ligação do aminoacil-tRNA

Lehninger, 2010

Etapa 3: AlongamentoEtapa 2: Formação da ligação peptídica

A peptidil transferase catalisa a formação daligação peptídica;

É catalisada pelo rRNA 23S (ribozimas).

Lehninger, 2010

Etapa 3: Alongamento

Etapa 3: Translocação

Movimentação de um códon em direção 3’;

Ação da translocase (EF-G);

Para cada resíduo de AA adicionado, doisGTP são gastos;GTP são gastos;

Em eucariontes, o ciclo é bem semelhante(proteínas com funções análogas), masnão possuem o sítio E dos ribossomos.

A atividade GTPase do EF-Tu (intervalogerado) promove fidelidade ao processosem comprometer a velocidade da síntese.

Lehninger, 2010

Terminação da síntese protéica em procariontes

A terminação ocorre em reposta ao códon determinação (UAA/ UAG / UGA) no sítio A.

Primeiro, um fator de liberação (RF) (RF-1 ou RF-2dependendo do códon finalizador presente), se ligaao sítio A. Isso acarreta a hidrólise da ligação ésterentre a cadeia polipeptídica nascente e o tRNA nosítio P. A cadeia polipetídica solta deixa o ribossomo,sítio P. A cadeia polipetídica solta deixa o ribossomo,seguida do tRNA e do mRNA. Finalmente oribossomo se dissocia nas suas subunidades 30S e50S. A ligação de IF3 a subunidade 30S impede queela se dissocie prematuramente da subundade 50S.

A fidelidade da tradução depende da escolha certa doAA pela aminoacil-tRNA sintetase e da seleção do t-RNA especificado pelo mRNA. GTP e fatoresprotéicos específicos participam do processo.