O fluxo da informação genética, do DNA a RNA (transcrição) e do RNA à proteína (tradução). TRANSCRIÇÃO. Primeira etapa da expressão gênica

Transcrição

1 A SÍNTESE PROTÉICA O fluxo da informação genética, do DNA a RNA (transcrição) e do RNA à proteína (tradução). TRANSCRIÇÃO Primeira etapa da expressão gênica DNA Interpretação das instruções genéticas RNA 1

2 DNA RNA Adenina Guanina Citosina Timina Uracila 2

3 ESTRUTURA DO RNA FITA SIMPLES RNA Transporta informação gênica entre DNA e proteínas Funções estruturais e catalíticas 3

4 TRANSCRIÇÃO Fita RNA formada não permanece ligada por pts de hidrogênio ao DNA molde São mais curtas do que o RNA Muitas cópias podem ser produzidas à partir do mesmo gene RNA polimerase não faz revisão e correção como a DNA polimerase TRANSCRITO PRIMÁRIO DE RNA Exons: Seqüências codificantes de proteínas Introns: Seqüências NÃO codificantes de proteínas DNA Transcrição DNA RNA 4

5 Transcrição Processamento Transcrito primário Seq. lider REALIZADOS DENTRO DO NÚCLEO 5

6 Splicing (processamento) 6

7 A SÍNTESE PROTÉICA O fluxo da informação genética, do DNA a RNA (transcrição) e do RNA à proteína (tradução). 7

8 O RE liso. A) RE liso abundante em uma célula secretora de hormônio esteróide. Esta micrografia eletrônica é uma célula de Leydig do testículo humano, secretora de testosterona. B) Reconstrução tridimensional de uma região do RE liso e do RE rugoso em uma célula do fígado. O RE rugoso. A) Uma micrografia eletrônica de um RE rugoso em uma célula pancreática exócrina. B) Uma micrografia eletrônica de seção fina dos polirribossomos aderidos à membrana do RE. 8

9 Ribossomos no citoplasma de uma célula eucariótica. Esta micrografia eletrônica mostra uma fina seção de uma pequena região do citoplasma. Os ribossomos estão livres no citosol; outros estão ligados a membrana do RE. Sítio de ligação ao aminoácido U A C Anti-códon 9

10 A fase de início da síntese protéica nos eucariotos. Uma vez que a síntese protéica teve início, cada novo aa é adicionado à cadeia polipeptídica em elongação através de um ciclo de reações com três passos principais. Tradução de uma molécula de RNAm. Cada aa adicionado ao terminal crescente de uma cadeia polipeptídica é selecionado por complementaridade de pareamento de bases entre o anticódon da molécula de RNAt e o códon da cadeia do RNAm. 10

11 Quando o ribossomo passa por um códon de terminação nenhum RNAt entra no ribossomo, porque na célula não existem RNAt com seqüências complementares aos códons de terminação. G G G A U G U U U C U U G A C C C C U G A Códon de terminação G G G Então o ribossomo se solta do RNAm, a proteína recém formada é liberada e o RNAm é degradado. A U G U U U C U U G A C C C C U G A 11

12 A fase final da síntese protéica Um polissomo. A) Figura esquemática de como uma série de ribossomos traduzem simultaneamente uma mesma molécula de RNAm. B) Micrografia eletrônica de um polissomo de célula eucariótica. 12

13 Bloqueadores da síntese protéica Até 1940 não havia tratamento eficaz para as doenças infecciosas antibióticos inibição do crescimento de bactérias bloqueio de etapas da síntese protéica Antibiótico Células Ação Tetraciclina procarioto Interage com a subunidade menor, impedindo a ligação do RNAt Estreptomicina procarioto Quando se liga à subunidade menor pode impedir a iniciação ou causar perda de fidelidade na leitura do RNAm Eritromicina procarioto Inibe a translocação do ribossomo Cloranfenicol procarioto Inibe a atividade da peptidil transferase. Não é recomendada para pacientes porque também bloqueia a síntese prot. mitocondrial 13

14 As proteínas podem mover-se entre os compartimentos de diferentes maneiras Síntese proteínas citosol Destino depende da sua sequência aa sinais de distribuição As proteínas podem mover-se de um compartimento a outro através: 1. Transporte por barreiras 2. Transporte transmembrana 3. Transporte vesicular O brotamento de vesículas e sua fusão durante o transporte vesicular. As vesículas de transporte brotam de um compartimento (doador) e fundemse com outro (alvo). Neste processo, componentes solúveis (pontos vermelhos) são transferidos de lumen a lumen. Notar a transferência também da membrana. 14

15 As vias endocítica e biossintética-secretora. A via endocítica está ilustrada de verde e a biossintética-secretora de vermelho. As setas azuis indicam os mecanismos através dos quais o fluxo contrário de componentes selecionados é mantido. O TRÁFEGO DE VESÍCULAS INTRACELULARES Céls eucarióticas sistema de membranas internas ingestão de macromoléculas (endocitose) enzimas digestivas (lisossomos) regulação da distribuição de proteínas, carboidratos e lipídeos recémsintetizados exterior (exocitose) Via biossintética-secretora modificação das molécs. produzidas estocagem liberação ao exterior 15

16 B) Uma micrografia eletrônica de seção delgada enfatizando a zona de transição entre o RE e o aparelho de Golgi em uma célula animal. C) Uma micrografia eletrônica de uma célula vegetal vista em seção transversal. Reconstrução tridimensional a partir de micrografias eletrônicas do aparelho de Golgi em uma célula secretora animal. A face cis das pilhas de Golgi é aquela mais próxima ao RE. 16

17 A compartimentalização funcional do complexo de Golgi. Durante a passagem pelo complexo de Golgi, as moléculas sofrem uma série de modificações covalentes, de forma ordenada. Transporte da rede trans-golgi para o exterior da célula Exocitose Proteínas de membrana e lipídeos saem do trans-golgi em vesículas e dirigem-se à membrana plasmática Proteínas solúveis transportadas pelas vesículas são secretadas para o espaço extracelular A fusão das vesículas com a membrana plasmática é denominada exocitose Mecanismo de secreção constitutiva Ocorre em todas as células. Células produzem e secretam a maioria dos componentes da matriz extracelular Mecanismo de secreção regulada Células secretoras especializadas (hormônios, neurotransmissores, enzimas digestivas). As proteínas solúveis e outras substâncias são inicialmente estocadas dentro de vesículas secretoras e liberadas posteriormente, após sinalização. 17

18 Os mecanismos de secreção constitutiva e regulada. Os dois mecanismos diferem na rede trans-golgi. O mecanismo de secreção constitutiva opera em todas as células. Muitas proteínas solúveis são continuamente secretadas da célula através deste mecanismo, que também fornece à membrana plasmática lipídeos e proteínas recém sintetizados. Células secretoras especializadas também possuem um mecanismo de secreção regulada, através do qual proteínas selecionadas no trans-golgi são direcionadas a vesículas secretoras e armazenadas até que um sinal extracelular estimule a sua secreção. Micrografias eletrônicas da exocitose em mastócitos. A) Um mastócito não estimulado. B) Esta célula foi ativada, por estimulante extracelular solúvel, para secretar a histamina estocada em seus grânulos. As vesículas contendo histamina são escuras, enquanto aquelas que liberaram a molécula são claras. 18

19 Os compartimentos intracelulares da célula eucariótica envolvidos nas vias biossintética-secretora e endocítica. Na via biossintética-secretora (setas vermelhas), moléculas protéicas são transportadas do RE à membrana plasmática ou (via endossomos tardios) aos lisossomos. Na via endocítica (setas verdes), as moléculas são ingeridas em vesículas derivadas da membrana plasmática e endereçadas aos endossomos primários e então (via endossomos tardios) aos lisossomos. As setas azuis representam o tráfego de recuperação. 19

20 Transporte da membrana plasmática para o interior da célula Endocitose Células captam macromoléculas, substâncias particuladas ou outras células material ingerido é progressivamente englobado por uma pequena porção da membrana plasmática invagina-se e fecha-se vesícula endocítica Fagocitose ingestão de grandes partículas, como células mortas e microorganismos As grandes partículas são mais eficientemente ingeridas por células fagocitárias especializadas: macrófagos, neutrófilos e céls dendríticas defesa contra infecções ingestão de microorganismos invasores Pinocitose ingestão de fluidos e solutos A maioria das células está continuamente ingerindo fluidos e solutos por pinocitose Fagocitose por um macrófago. Micrografia eletrônica de varredura de um macrófago murino fagocitando duas células vermelhas do sangue quimicamente alteradas. As setas vermelhas apontam para os pseudópodos do macrófago que se estendem para engolfar as células. 20

21 Fagocitose por um neutrófilo. Micrografia eletrônica de um neutrófilo fagocitando uma bactéria em processo de divisão. Três rotas de degradação nos lisossomos. Cada rota leva à digestão intracelular de materiais derivados de diferentes fontes. 21

22 Endocitose mediada por receptor Macromoléculas ligam-se a proteínas transmembrana receptoras complementares internalização complexo receptor-macromoléc Mecanismo seletivo de concentração: eficiência de internalização de ligantes em mais de 100x Mesmo componentes do fluido extracel que se encontram em baixas concentrações podem ser especificamente internalizados em grandes quantidades sem que ocorra a captação de um grande volume de fluido extracelular Captação do colesterol Bloqueio internalização colesterol placas arterioescleróticas São conhecidos mais de 25 receptores que participam da endocitose (mediada por receptor) de diferentes tipos de moléculas A endocitose de LDL mediada por receptor. A molécula de LDL dissocia-se de seu receptor no ambiente ácido endossomal. Após um número de etapas, a LDL chega aos lisossomos, onde é degradada para a liberação de colesterol livre. As proteínas receptoras de LDL, por outro lado, retornam à membrana plasmática por meio de vesículas que brotam do endossomo. 22

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