Aula 5: O código genético
O dogma central da biologia:
Decifrando códigos:.............................................. A professora é legal ACUCAUGAAACCGAGGCUUGUCACGAACGUAUUAGCGGAAGAGAAGCAACG Thr-His-Glu-Thr-Glu-Ala-Cys-His-Glu-Arg-Ile-Ser-Gly-Arg-Glu-Ala-Thr THETEACHERISGREAT
O RNA mensageiro é sintetizado no núcleo; aonde as proteínas são sintetizadas? Experimento de pulse-chasing com aminoácidos radioativos em ratos Horas ou dias Minutos Todas as sub-estruturas celulares Fração contendo pequenas partículas ribo-proteicas Ribossomos
Como a informação contida na seqüência de nucleotídeos do RNA mensageiro é convertida em seqüência de aminoácidos em uma proteína? A hipótese de um adaptador que decodificasse ou traduzisse a informação A observação de que aminoácidos eram ativados quando incubados com extratos celulares na presença de ATP, indicou que o aac deveria se acoplar ao adaptador para ser utilizado em síntese protéica. Esse adaptador foi então identificado como um RNA, e denominado RNA transportador
Os RNAs de transferência, ou trnas: 1. Constituídos por uma única cadeia nucleotídica, contendo entre 73 e 93 ribonucleotídeos (~25KDa) 2. Contêm muitas base modificadas covalentemente (7-15/molécula), como bases metiladas 3. Aproximadamente metade das bases são encontradas em dupla fita, e a outra metade em regiões não pareadas. 4. O terminal 5 é sempre fosforilado, e usualmente uma pg. 5. O aminoácido ativado é covalentemente ligado ao grupo hidroxila de uma resíduo de adenosina da haste aceptora 6. O anticodon esta em um gancho no meio da molécula, oposta à haste aceptora do aminoácido
A estrutura secundária dos trnas:
A estrutura terciária dos trnas:
As RNAs são constituídos por 4 bases distintas... As proteínas são constituídas por 20 aminoácidos diferentes... Como se resolve esse problema de escala? Combinações de + de 1 nucleotídeos: 1 letra = 2 nucleotídeos 4 2 = 16 insuficiente 1 letra = 3 nucleotídeos 4 3 = 64 suficiente Cada aminoácido deve ser codificado por, pelo menos, 3 nucleotídeos CODON
Como os codons são lidos na estrutura primária do mrna? Overlapping x non-overlapping Experimentos genéticos proveram boas evidencias da natureza non-ovelapping do código genético:
A implicação de um código genético triplete, com leitura non-overlapping, é que cada seqüência de RNA pode ter 3 fases de leitura ORFs (Open reading frames): em uma sequência aleatória de nucleotídeos, 1 em cada 20 codons é um codon de terminação. Em geral, uma fase de leitura sem um codon de terminação em mais de 50 codons indica que essa sequência codifica algum polipeptideo, e esta é referida como Open Reading Frame
Marshall Nirenberg quebra o código genético: 5 -UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU-3 Cada tubo continha: 1 aac radioativo + 19 aacs não-radioativos Extrato de E. coli, ATP, GTP Identificação de polipeptideos radioativos
O código genético foi então sendo montado empiricamente: 1. Polímeros de RNA com combinações randômicas 2. Poliribonucleotídeos com seqüências repetitivas definidas: (AC) n possíveis codons = ACA ou CAC
O código genético: Parada de tradução Iniciação de tradução
O código genético é degenerado:
Quando mais do que um codon codifica o mesmo aminoácido, a variação entre eles é sempre na última posição do codon Ex: Val GUU GUC GUA GUG Células necessitariam 1 trna especifico para cada codon
O Wobble da primeira base do anticodon permite que um mesmo trna reconheça mais do que um codon
As regras da hipótese wobble ; 1. As primeiras 2 base de um codon no mrna formam pares de bases canonicos com as bases correspondentes no anticodon do trna e conferem a maior parte da especificidade da codificação 2. A primeira base do anticodon determina o numero de codons reconhecidos pelo trna. Quando a primeira base é C ou A, o pareamento é especifico e só um codon é reconhecido; quando a primeira base é G ou U, o pareamento é menos específico e dois codons podem ser lidos; quando a primeria base é I, 3 diferentes codos podem ser reconhecidos ( o número maximo por trna). 3. Quando um aminoácido é codificado por vários codons distintos, os codons que diferem em alguma das duas primeiras bases requerem trnas distintos. 4. Um número mínimo de 32 trnas são necessários para traduzir todos os 61 codons (31 para codificar aminoácidos e 1 para iniciação)
Mudanças de fase de leitura (frameshifts): 1. Slipping durante tradução
2. Inserção de nucleotídeos durante o processo de editoração do mrna
As mitocôndrias utilizam um código genético variante do código genético universal