Síntese e Degradação de Proteínas - Bioquímica - Super Material - SanarFlix

Prévia do material em texto

Síntese e 
Degradação 
de Proteínas
SUMÁRIO
1. Visão geral .........................................................................................................3
2. Ribossomos .......................................................................................................3
3. Síntese de polipeptídeos ....................................................................................4
4. Polirribossomos .................................................................................................6
5. Ação antibiótica bacteriana ................................................................................7
6. Ação antibiótica eucariótica ...............................................................................8
7. Proteínas secretadas ..........................................................................................8
8. Degradação de proteínas ....................................................................................9
Referências ..........................................................................................................................9
Síntese e Degradação de Proteínas   3
1. VISÃO GERAL
A síntese das proteínas é o processo por meio do qual as células biológicas ge-
ram novas proteínas; é um fenômeno que ocorre em quase todos os organismos, e 
que acontece no interior das células, em suas organelas. As proteínas são sinteti-
zadas como polipeptídios no ribossomo, que são montados a partir de duas subu-
nidades durante o estágio de iniciação. A síntese de polipeptídios procarióticos e 
eucarióticos tem um estágio de iniciação que alinha o mRNA e os locais no ribos-
somo para que o próximo aminoacil tRNA possa se ligar. A tradução prossegue até 
que um códon de parada seja alcançado e os fatores de terminação liberem o poli-
peptídio seguido pela dissociação do ribossomo e do mRNA. Vários antibióticos têm 
efeito em vários pontos do ciclo de síntese de polipeptídios. As proteínas secretadas 
são empurradas através de um translocon na membrana do retículo endoplasmático 
e são armazenadas no lúmen, após qualquer modificação pós-tradução. Os proteas-
somas digerem proteínas marcadas com ubiquitina para controlar a quantidade des-
sa proteína a qualquer momento.
BOX SAIBA MAIS: Na síntese proteica, participam o DNA da célula; RNA transpor-
tador, mensageiro e ribossômico; além dos ribossomos, enzimas e aminoácidos.
2. RIBOSSOMOS
Os ribossomos são complexos de ribonucleoproteínas semelhantes às partículas 
compostas por subunidades pequenas e grandes, cuja composição e função na sín-
tese de proteínas são diferentes. A subunidade pequena 40S é equivalente à subu-
nidade 30S em procariotos, sendo sua função ligar mRNA e aminoacil-tRNAs. Essas 
subunidades também localizam o códon de início de AUG no mRNA. A subunidade 
grande 60S, equivalente à subunidade 50S em procariotos, liga-se à pequena subuni-
dade após a localização do códon de início e possui atividade de peptidil transferase 
essas são enzimas que formam ligações peptídicas entre aminoácidos adjacentes 
usando tRNAs, durante o processo de tradução da biossíntese de proteínas.
 Saiba mais! O códon é um conjunto de três nucleotídeos, que cor-
responde a um aminoácido. Existem 64 códons possíveis, a partir da combina-
ção dos nucleotídeos. Alguns aminoácidos podem ser codificados por mais de 
um códon.
Síntese e Degradação de Proteínas   4
Figura 1: Ribossomo durante a síntese de proteínas.
Fonte: Designua /shutterstock.com.
3. SÍNTESE DE POLIPEPTÍDEOS
Quanto à síntese de polipeptídios temos que a tradução da mensagem do mRNA 
em uma proteína envolve três estágios: iniciação, alongamento da cadeia e término. 
Tendo, como base, um modelo procariótico podemos dizer que na iniciação a su-
bunidade pequena 30S reconhece o códon de iniciação (AUG), ou mais especifica-
mente a formilmetionina (F-met) em bactérias, no RNAm que está sendo lido. Os IFs 
(fatores de iniciação) associada a ligação do metionil-tRNA são necessários para o 
início da síntese de proteínas. No ciclo de alongamento, a síntese proteica segue da 
extremidade amino terminal para a carboxi terminal, dentro desse contexto devemos 
destacar que, durante a tradução, o ribossomo muda o direcionamento da leitura do 
RNAm do códon para direção 5’-3’, sendo esse processo chamado de translocação. 
A formação da ligação peptídica é catalisada pela atividade da enzima peptidil trans-
ferase, de um componente rRNA com função enzimática (uma ribozima) na grande 
subunidade ribossômica. Os fatores de alongamento (FEs), estão presentes e são 
Síntese e Degradação de Proteínas   5
necessários para o alinhamento do aminoacil-tRNA de entrada e, também, serve para 
translocar entre o RNAm e pepitidil- tRNA e, assim, continuar o alongamento da ca-
deia polipeptídica. Para que seja finalizado esse processo de alongamento, na fase 
de término da síntese proteica e liberação de polipeptídio completo, a subunidade 
30S deve reconhecer os códons de parada (UGA, UAG ou UAA) que sinalizam a termi-
nação do alongamento da cadeia, pois não existem tRNAs com anticódons comple-
mentares aos códons de parada. Além disso, os fatores de liberação (RFs) se ligam 
a um códon de parada e estimulam a liberação da cadeia polipeptídica recentemente 
sintetizada, o tRNA final, e o ribossomo dissociado.
BOX SE LIGA: Fatores específicos de iniciação de proteínas (FIs), fatores de 
alongamento (FEs) e fatores de liberação (FRs) são necessários em procariotos e 
eucariotos.
Figura 2: Síntese de proteínas no ribossomo: transcrição e tradução. 
Fonte: Designua/shutterstock.com.
Síntese e Degradação de Proteínas   6
Figura 3: Tradução é o processo de expressão gênica em que os ribossomos 
no citoplasma sintetizam proteínas. 
Fonte: Soleil Nordic/shutterstock.com.
4. POLIRRIBOSSOMOS
Polirribossomos (ou seja, polissomos) são arranjos estendidos de ribossomos in-
dividuais, todos associados a uma única fita de mRNA. Ao realizar a síntese de múl-
tiplas cópias da mesma proteína simultaneamente, os polirribossomos aumentam a 
taxa de síntese proteica. Procariontes e eucariotos formam polirribossomos em suas 
estruturas celulares.
Síntese e Degradação de Proteínas   7
5. AÇÃO ANTIBIÓTICA BACTERIANA
Vários antibióticos atuam inibindo seletivamente a síntese de proteínas bacte-
rianas. A estreptomicina se liga às pequenas subunidades ribossômicas (30S) da 
bactéria e interfere na formação do complexo de iniciação. As tetraciclinas se ligam 
às pequenas subunidades ribossomais de bactérias e bloqueiam a ligação dos ami-
noacil-tRNAs recebidos. Os aminoglicosídeos e a espectinomicina são inibidores de 
pequenas subunidades ribossômicas. O cloranfenicol inibe a atividade da peptidil 
transferase das grandes subunidades ribossomais (50S) da bactéria. A eritromicina 
e a clindamicina também se ligam às grandes subunidades ribossômicas, evitando a 
translocação do ribossomo ao longo do mRNA bacteriano.
Figura 4: Mecanismos de ação dos antimicrobianos. 
Fonte: Designua/shutterstock.com.
Síntese e Degradação de Proteínas   8
6. AÇÃO ANTIBIÓTICA EUCARIÓTICA
Algumas toxinas e antibióticos interrompem a síntese de proteínas eucarióticas. 
A toxina Shiga (Shigella dysenteriae) e a toxina semelhante à Shiga (Escherichia coli 
enterohemorrágica) clivam o rRNA na subunidade 28S e nas subunidades ribossômi-
cas grandes (60S) de eucariotos, evitando a ligação dos aminoacil-tRNAs recebidos. 
Nesse contexto, podemos destacar a Ricina, uma proteína encontrada na mamona, 
inativa grandes subunidades ribossômicas da mesma maneira que a toxina Shiga. 
A toxina da difteria (Corynebacterium diphtheriae) inativa um fator de alongamento, 
EF-2, evitando assim, a translocação no ribossomo eucariótico. A cicloheximida, que 
é usada como fungicida e repelente de ratos, inibe a peptidil transferase eucariótica.
7. PROTEÍNAS SECRETADAS
A síntese das proteínas secretadas, lisossomais e de membrana começa no cito-
sol, mas é concluída no retículo endoplasmáticorugoso (RER). Uma sequência de 
sinal no terminal amino do polipeptídio nascente guia o polipeptídio nascente para a 
membrana do RER e, finalmente, para o lúmen do RER. Nas Etapas 1 e 2, após a sín-
tese da sequência de sinal em um ribossomo livre no citosol, o ribossomo se liga à 
membrana do RER com o auxílio de uma partícula de reconhecimento de sinal (SRP) 
e do receptor SRP. Na Etapa 3, o SRP se dissocia; a proteína nascente do ribossomo 
se associa a um translocon na membrana do RER e a cadeia polipeptídica entra no 
canal aberto no translocon. Na última etapa, número 4, à medida que a tradução 
continua, o polipeptídio de alongamento é translocado para o lúmen do RER, a extre-
midade amino primária, e a sequência de sinal é clivada e digerida. Após a conclusão 
da tradução, a nova proteína pode ser glicosilada no lúmen do RER. As vesículas de 
transporte que brotam do RER carregam proteínas recém-formadas para o aparelho 
de Golgi, onde passam por várias modificações pós-traducionais. Modificações pós-
-tradução de muitas proteínas são necessárias para sua atividade biológica. Alguns 
exemplos de modificações podem ser citados. Entre eles, a clivagem proteolítica 
que acontece nas enzimas digestivas (por exemplo, tripsinogênio que se converte 
em tripsina); nos fatores de coagulação (por exemplo, protrombina convertidos em 
trombina); hormônios, por exemplo, pró-insulina para insulina e peptídeo C. Outra mo-
dificação é a formação de ligações dissulfeto, fixação do grupo prostético com a for-
mação de ligação covalente de biotina a carboxilases nas proteínas. A glicosilação 
também é uma modificação extremamente importante, nela os açúcares são ligados 
aos aminoácidos: resíduos de serina, treonina e asparagina. As proteínas de mem-
brana e secretadas (por exemplo, proteínas de membrana glicosiladas, determinan-
tes de grupo sanguíneo ABO, imunoglobulinas, sofrem a glicosilação. A fosforilação, 
Síntese e Degradação de Proteínas   9
outro processo de modificação, com resíduos de serina, treonina e tirosina é usada 
em enzimas reguladas hormonalmente (por exemplo, glicogênio sintase, acetilCoA 
carboxilase, piruvato quinase), assim como a hidroxilação com resíduos de lisina e 
prolina.
As enzimas hidrolíticas destinadas aos lisossomas são marcadas com resíduos 
de 6-fosfato de manose por enzimas no lúmen do aparelho de Golgi. Os resíduos de 
6-fosfato de manose nas enzimas ligam-se fortemente a receptores específicos na 
membrana de Golgi, e as vesículas contendo as enzimas ligadas brotam e, eventu-
almente, se fundem com os lisossomas. A doença das células I é uma doença de 
armazenamento lisossomal que resulta de uma deficiência hereditária da fosfotrans-
ferase necessária para formar a marcação com 6-fosfato de manose nas enzimas 
lisossomais. As enzimas lisossomais são produzidas normalmente, mas como não 
têm a marcação com 6-fosfato de manose, são secretadas para o sangue em vez de 
serem direcionadas para os lisossomas. Outras doenças de armazenamento lisosso-
mal, como mucopolissacaridoses, doença de Pompe e esfingolipidoses, são causa-
das por defeitos hereditários nas próprias enzimas lisossomais. 
8. DEGRADAÇÃO DE PROTEÍNAS
Todas as proteínas são degradadas a uma taxa que permite o controle sobre a 
quantidade de proteína a qualquer momento. A via para a degradação de proteínas 
é o sistema ubiquitina-proteassoma. As proteínas a serem digeridas são marcadas 
pela ligação covalente da proteína ubiquitina. As proteínas ubiquinadas são digeri-
das por um complexo formado por multissubunidades em forma de barril chamado 
proteassoma. Pequenos peptídeos do proteassoma são, então, digeridos em ami-
noácidos. As proteínas citosólicas destinadas à renovação (por exemplo, fatores 
de transcrição ou proteínas reguladoras), proteínas senescentes, que se tornaram 
desnaturadas por agentes mecânicos ou químicos extrínsecos, podem ser marcadas 
por múltiplas moléculas de ubiquitina (através da atividade das ubiquitina-ligases E1, 
E2 e E3). Elas marcam as proteínas para degradação por proteossomos, complexos 
citosólicos de multissubunidades que degradam proteínas em pequenos fragmentos 
peptídicos. Concentrações elevadas de proteínas mal dobradas dentro do retículo 
endoplasmático (RE) ativam uma resposta protetora à proteína não dobrada promo-
vendo ampla redução da síntese de proteínas e aumentando, especificamente, as 
proteínas chaperonas que podem facilitar o dobramento das proteínas. Se isso não 
for suficiente para lidar com a quantidade de proteínas mal dobradas, a apoptose se-
rá ativada.
Síntese e Degradação de Proteínas   10
Figura 5: Estrutura da proteína do aminoácido ao peptídeo e proteína.
Fonte: Designua/shutterstock.com.
Síntese e Degradação de Proteínas   11
MAPA: RESUMO SÍNTESE E DEGRADAÇÃO DE PROTEÍNAS
SÍNTESE E 
DEGRADAÇÃO DE 
PROTEÍNAS
Síntese de polipeptídeos
RNAm
Degradação
RibossomosProteínas secretadas
Iniciação
Estagio de iniciação
PolipeptídeosAlongamento
Término
Lisossomiais
Membrana
Retículo 
endoplasmático rugoso
Hidroxilação
Clivagem proteolítica
40S pequena 
Duas subunidades
Ribonucleoproteínas
60S
Liga RNAm e RNAt
30S procariótica
AUG
50S procariótica
Peptidilt ransferaseMarcadas Formação de Ubiquitina-proteassoma
MultissubunidadesaminoácidosLigação covalenteUbiquitina
Modificações
Ligação 
covalente biotina
Fosforilação
Ligações dissulfetos
Síntese e Degradação de Proteínas   12
REFERÊNCIAS
AREAS, A. P. (org.). Bioquímica humana. São Paulo: Pearson, 2014.
BAYNES, J.; DOMINICZAK, M. H. Bioquímica médica. São Paulo: Manole, 2000.
CONN, E. E.; STUMPF, P. K. Introdução à bioquímica. São Paulo: Editora Edgard 
Blücher, 2017.
HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. Bioquímica ilustrada. Tradução André Krumel Portella... 
et al. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2012.
HONG, Yuh Ching. Bioquímica clínica. 2. ed. Rio de Janeiro: Atheneu, 2014. 
MORAN, L. A.; HORTON, H. R.; SCRIMGEOUR, K. G.; PERRY, M. D. Bioquímica. 5. ed. 
São Paulo: Pearson: 2013. 
NELSON, D. L. Princípios de bioquímica de Lehninger. [Coordenação da tradução de] 
Ana Beatriz Gorini da Veiga et al. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.
VOET, D.; VOET, Judith G.; PRATT, C. W. Fundamentos de bioquímica : a vida em nível 
molecular. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.
sanarflix.com.br
Copyright © SanarFlix. Todos os direitos reservados.
Sanar
Rua Alceu Amoroso Lima, 172, 3º andar, Salvador-BA, 41820-770