SÍNTESE DE Proteínas e outros

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SÍNTESE DE Proteínas:
1. Toxina Difitérica: 
· Principal causa de morte infantil no “mundo” temperado.
· Controle por antibioterapia + imunização.
· Inibe a proteína EF2, responsável por auxiliar a síntese de proteínas (etapa de alongamento). Ribossomo não se movimenta sobre um RNA mensageiro. Leva, inclusive, à morte das células.
· Ao se ligar no receptor, induz uma endocitose, sendo internalizada para dentro da célula do hospedeiro. 
2. Mastite: 
· Infecção da glândula mamária.
· Invasão da glândula mamaria, causando destruição da estrutura natural da glândula, principalmente descamação e necrose.
· Mastite subclínica ou clínica. 
Grande maioria dos antibióticos utilizados nos tratamentos de mastite são capazes de bloquear a tradução de ribossomos bacterianos, não apresentando efeitos sobre os ribossomos eucarióticos. 
Todas as ações e propriedades de uma célula são fruto do conjunto de proteínas produzidas por ela. Como uma proteína é produzida? DOGMA CENTRAL
Determina quais e quantas proteínas são produzidas.
O início da transmissão define se algum nível de expressão genica irá existir para o gene em questão. 
RNAm Maduro em Eucariotos:
· CAP 5’.
· Região 5’ UTR. 
· Região codificadora de proteína (junção dos exons). 
· Região 3’ UTR (transcrita, mas não será traduzida).
· Cauda POLI-A.
Reconhecido pelo ribossomo e traduzido.
Tradução:
Síntese de polipeptídio com base uma sequência de mRNA usando os componentes obrigatórios: 
· RNAm – contem informação necessária para produzir uma proteína correspondente ao gene transcrito. 
· RNAt – transporta aminoácidos, permitindo a conexão do código de nucleotídeos com o código de aminoácidos;
· Ribossomo – RNAr e proteínas. 
 Procarioto: à medida que um RNAm está sendo transcrito, a replicado 5’ está sendo traduzida pelos ribossomos. Simultaneamente e no mesmo local.
Eucarioto: apenas a tradução é no citoplasma. 
Porém os componentes e o processo geral são muito similares entre procariotos e eucariotos.
O que é uma proteína? 
Polímeros (união de monômeros) de aminoácidos/ cadeias polipeptídicas unidos por ligação peptídicas. 
Qual é a importância das proteínas?
Enzimas, componentes estruturais (sustentação de membranas e filamentos), transportadores, comunicação celular (exemplo: neurotransmissores secretados) e defesa do organismo (anticorpos).
Componentes do aa:
Diferenciados pelo grupo radical. 
Como é feita a ligação peptídica?
Reação de desidratação, produzindo as ligações. Ocorre entre o grupo amino (H) e carboxila (OH). Sai uma molécula de água, unindo o C e o N. 
As pontas tem polaridades – extremidade amino terminal e extreminade carboxi terminal. 
1 – Sequência de aminoácidos.
2 – Dobramento da estrutura primária. Interação entre aminoácidos próximos. 
3 - Interação entre aminoácidos distantes. Principal determinada da função da proteína.
4 – União de polipeptídios. 
Código Genético: relação entre a sequência de bases no DNA (mRNA) e a sequência correspondente de aminoácidos na proteína. 
Códon: unidade básica do código genético. Formado por 3 nucleotídeos – 64 códons – 20 aa codificados. Todo nucleotídeo pertence apenas a um códon – não sobreposto.
Tipos/ formas de leitura: 
· Não sobreposto – aa em sequência – códons consecutivos. 
· Sobreposto/ superposto – tem base consecutiva em comum. 
64 códons:
· 3 códons de parada. 
· 61 códons com sentido – aa codificado por mais de um códon: códon sinônimo. 
Sendo assim, o código genético é redundante. Alguns aa são codificados por muitos códons, diferente de outros aa que possuem poucos códons. Por quê? A quantidade com que os aa são encontrados nas proteínas determinam tal desigualdade. 
Segunda característica: os nucleotídeos do código genético não são sobrepostos. 
Terceira: existem código de término – códons sem sentido. Sendo eles:
· UAA, UAG e UGA.
Quarta: é universal – mesmo códon para mesmo aa. 
 
RNAt – adaptador:
· Unifilamentar - dentro da célula há pareamento interno, assumindo uma estrutura secundária – alças D, T e média (do anticódon – dentro há 3 nucleotídeos que formam o anticódon). 
· Anticodon: realiza o pareamento com os códons do RNAm. Sendo assim, fazem a leitura do código genético. 
· Enzimas AMINO ACIL-RNAt sintetases: ligam aminoácido ao RNAt correto. 20 aa = 20 enzimas diferentes. Etapa crítica do processo de tradução – reconhecimento do aa é puramente determinado pela interação códon-anticódon. O aa não consegue ler o códon ou anticódon. 
A gasto de energia (1 ATP). 
Enzimas AMINO ACIL-RNAt:
Substratos:
· Aminoácidos;
· RNAt – carrega o anticódon verdadeiro. 
A enzima reconhece o aa correto, permitindo que o RNAt se lige ao seu sitio ativo, quebrando a ligação fosfato-fosfato e conectando na região 3’OH do RNAt o aa a ser transportado. 
Polaridade do códon e do anticódon é contrária. 
Aa é ligado na extremidade 3’ por essas enzimas. 
É necessária a hidrolise de 1 ATP. 
Ribossomos:
Complexos multisubinitários responsáveis pela tradução de RNAm.
· Subunidades:
(s: velocidade de sedimentação).
· Composto por 2/3 de RNA e 1/3 de proteínas. 
· Livres ou aderidos no RE (RE rugoso). 
Processo de tradução é similar entre organismos eucariontes e procariontes. 
Mitocôndria e cloroplasto contem ribossomos 70s. 
	
Ele possui 3 sítios: 
1. Sítio A (aminoacil): recebe o RNAt carregado com aa. Anticódon pareia com o códon – centro decodificador. 
ENTRADA DE UM NOVO RNAt + RECONHECIMENTO CÓDON E ANTICÓDON DE MANEIRA COMPLETA E CORRETA.
2. Sítio P: RNAt ligado a cadeia polipeptídica crescente. Contém o último RNAt adicionado + aa. Centro peptidiltransferase (sub maior): formação da ligação peptídica. 
LIGAÇÃO ENTRE ÚLTIMO AA E O PRÓXIMO.
Ribossomo anda 3 nucleotídeos no RNAm. 
Sítio A vazio. 
3. Sítio E: contém RNAt desacilado (sem aa) – liberado. 
Sítios de ligação para os RNAt. 
Etapas do Processo de Tradução:
Metionina – primeiro aa de todas as proteínas. 
No sítio A está o stop códon. Desligamento da proteína e desmontagem do ribossomo.
Etapas semelhantes entre procariotos e eucariotos. 
Iniciação:
· Colocar o primeiro RNAt – aminoacil no sítio P, estabelecendo a correta matriz de leitura do RNAm.
· Códon de iniciação: AUG --- Metionina.
· Região 5’ UTR (início da transcrição (+1) + início da tradução (AIG)) tem sequencias que ajudam o ribossomo a posicionar de maneira correta o sitio P sob o AUG – matriz de leitura determinada. 
Ou seja, essa etapa se dá quando a sub menor com os seus RNAr buscam o códon de início localizado a região 5’ UTR:
Em eucariotos – seq. de Kozak: ACCAUGG. Auxiliado pela CAP-5 e Cauda Poli-A. 
Em procariotos: seq. de Shine-Dalgarno. 
Alongamento:
Ribossomo completamente formado. 
UAC --- AUG. 
Pareamento de códon e anticódon complementares. 
Após realizar a ligação peptídica, o ribossomo hidrolisa a ligação fosfato-fosfato de um GTP e se move. 
O ciclo de alongamento se repete até o stop códon. 
Síntese da proteína: 5’ NH2 (amino-terminal) para 3’COOH (carboxi terminal). 
A proteína começa a ser traduzida da extremidade amino terminal. 
Fim da etapa: entrada de um STOP Códon no sítio A. Recrutamento de fatores de termino. 
Polirribossomos: 
Um RNAm sendo traduzido por vários ribossomos ao mesmo tempo.
Quanto mais próximo a região 5’, menor a proteína sintetizada até dado momento. 
Eucariótico: CAP 5’ e cauda Poli-A. 
Eventos Pós-Traducionais: 
Proteína recém-sintetizada não possui estrutura tridimensional. 
Dobramento correto: alteração química de alguns aa, principalmente da cadeias laterais. De inativa para ativa. 
Não é favorecido em ambiente aquoso (citosol) – chaperonas criam ambiente hidrofóbico, permitindo o dobramento correto. 
Regulação da Expressão Gênica:
 Anobleps anableps (quatro olhos):
Células do olho possuem o mesmo DNA, genoma. Do ponto de vista morfológico também há grande semelhança. Porém, de maneira funcional há grandes diferenças entre as regiões submersa ou em contato com a água. Como? Devido a diferença ente os genes expressos (regulação da expressão gênica). 
Diferença de ExpressãoGênica:
Taxa de transcrição alta = leva a tradução de muita proteína, sendo bastante expressa. 
Mesmo que neurônio e o hepatócito sejam de um mesmo genoma, tal diferença morfológica pode estará relacionada a tal diferença de expressão gênica. 
Eucarioto: apenas a tradução ocorre no citosol. No interior do núcleo ocorre a transcrição. 
Procarioto: transcrição e tradução ocorrem de maneira simultânea e no mesmo compartimento celular, o citosol. 
RNAm policistrônico (procariótico): contém a sequência codificadora de mais de uma proteína no mesmo RNAm. 
Monocistrônico: contém uma sequência codificadora. 
CAP5’: protege a ponta contra o ataque no citoplasma.
Cauda Poli-A: relacionada a regulação gênica.
Em procariotos: 
Organismo muito simples. 
Regulação do metabolismo bacteriano – conversação de recursos (aa, sais minerais, vitaminas) e de energia (glicose e outras fontes). Mas como ele é regulado? A partir da regulação gênica – sendo assim, ela é baseada na oferta e na demanda. 
Triptofano (aa): a bactéria quando em meio rico a esse aa ele será utilizado, bloqueando a via metabólica. Ou seja:
Aa presente = absorvido (anabolismo inativo);
Ausente = produzido a partir de precursores (anabolismo ativo). 
 
Mas como tal via metabólica é ativada ou bloqueada?
Regulação das enzimas envolvidas em uma via metabólica – muitas vezes, ocorre a partir da inibição por retroalimentação da atividade das enzimas (típica de anabolismo):
Em meio com muito triptofano, a muita absorção por meio da bactéria, causando a inibição da enzima pelo próprio aa. A partir desse bloqueio, não ocorre a transformação do precursor em triptofano.
Célula se adapta a flutuação da oferta e demanda no curto prazo.
Regulação a longo prazo: controle do nível da produção de enzimas anabólicas – regulação da expressão dos genes que produzem as enzimas da rota. 
Principal controle: transcrição do gene. 
 Genes dos procariotos estão localizados no ÓPERON: estrutura de organização do genoma. 
Genes envolvidos em um mesmo processo/ rota transcritos a partir de um mesmo promotor + elementos regulatório. Ou seja, estão no mesmo RNAm policistronico. Garante o controle coordenado de genes, levando a uma economia. 
Promotor: ligação da RNA polimerase e fatores gerais de transcrição. 
Operador: localizado na extremidade 5’. Ele é uma sequência de DNA que tem a função de controlar o acesso da RNA Polimerase e dos fatores gerais de transcrição ao promotor (TATA box). Interruptor da transcrição do operon. Ele é alvo de: 
Repressores ter dominância sobre os ativadores. 
As proteínas reguladoras são produzidas por um outro gene fora do operon:
Operon do triptofano: produzir as 5 subunidades que formaram as 3 enzimas responsáveis por transformar o precursor em triptofano. 
· Operador do triptofano: reguladora repressora R (gene trpR). 
· Ela tem uma ligação reversível – forma que se liga ou não ao operador do operon do triptofano (proteína alostérica).
· Forma ativa (repressora) – induzida pela ligação do triptofano – muita afinidade pelo operador. Operon triptofano desligado. 
· Concentração de triptofano muito baixa – triptofano se desliga da proteína repressora – forma inativa. Operon ligado, produzindo as enzimas. 
Operon de Ligação Reprimível:
Naturalmente tem a transcrição ligada. Ela é inibida quando sinais regulatórios alteram o ativador (diminui afinidade pelo operador) ou o repressor (aumentando afinidade).
 Exemplo: operon triptofano. Ligado na maior parte do tempo. 
Proteína repressora R = estado original inativo. 
 Ambiente natural = ausência de triptofano. 
Operon triptofano ligado. 
 
Sinal regulatório: próprio triptofano. Proteína repressora R se torna ativa, reconhecendo e se ligando ao operador, bloqueando a transcrição do operon triptofano. 
Proteína repressora em estão inativo – transcrição ligada. 
Sinal regulatório se liga a proteína repressora – transcrição desligada. 
Proteína reguladora:
Operon Induzível:
Normalmente inativo – transcrição desligada. 
Ativada a transcrição quando sinais regulatórios alteram o ativador (aumentando afinidade) ou repressor (diminuindo a afinidade). 
Exemplo:
Óperon lac: operon que contém genes para formar as 3 enzimas envolvidas no metabolismo da lactose. 
Só será sintetizado na presença da lactose. 
Proteína repressora ativa após sua produção, reprimindo o operon. 
Lactose no ambiente – l aloctose, se ligando a proteína repressora e tornando-a inativa. 
Regulação negativa – proteína que se liga ao operador é repressora. 	
Negativa: proteína repressora.
Positiva: proteína ativadora. 
Regulação Gênica em Procariotos:
1. Regulação por repressão – anabolismo. Suspensão da produção de um produto quando ele é presente.
2. Regulação por indução – catabolismo. Indução da degradação quando o nutriente está presente. 
Regulação positiva: preferencia pela glicose sobre a lactose. 
Baixa glicose – ATP consumido – aumenta AMPc – ao se ligar na CAP ela é ativada, ativando o operor lac – produção de enzimas que degradam a lactose. 
Excesso de glicose e lactose – glicose é utilizada. Muito ATP e baixo AMPc. Baixa transcrição de operon lac.
Regulação Gênica em Eucariotos:
Expressa mais ou menos 20% dos seus genes. 80% dos genes estão silenciados.
Cada tipo celular tem um subconjunto de genes expressos – células epiteliais e musculares. 
Define forma/ função de cada tipo de célula mesmo que todas tenham o mesmo genoma. 
Pontos de controle/ regulação gênica: 
1. Modificação da cromatina determina se o gene será ou não expresso. 
2. Fatores gerais de transcrição e outros. 
3. Processamento do RNAm.
4. Transporte do núcleo para o citoplasma.
5. Meia vida do RNAm no citoplasma. 
6. Tradução.
7. Processamento da proteína.
8. Transporte para destino celular. 
Gene em região de cromatina condensada não ocorre transcrição do gene – inacessível ao RNA pol e fatores gerais de transcrição. 
Proteínas regulatórias podem:
· Se ligar ao DNA e alterar a estrutura da cromatina, tornando-a menos condensada (eucromatina) – ativação da transcrição de genes. Nucleossomos distantes. 
· Inibindo a transcrição de genes - cromatina condensada (heretocromatina). 
Cauda da histona é acetilada – menor afinidade ao DNA, tornando-o mais frouxo. Ou seja, as caudas das histonas são modificadas quimicamente, alterando a regulação da expressão por modulação da estrutura de cromatina. 
Mulheres possuem dois cromossomos X (grandes). Sendo assim, é necessário que seja feito um balanço de doses, pois ela apresenta mais proteínas que os homens: alteração química dos nucleotídeos: 
Citosina metilada: tendência a formar estruturas de heterocromatina, reduzindo a expressão gênica. Um cromossomo X ativo e outro inativo (ocorre de forma aleatória). 
 
Gene:
5’ UTR: promotor (TATA box) + elementos-controle proximais + estimulador (elementos-controle distais/ ehansers).
Início da transcrição: +1.
Região codificadora: éxons e introns.
3’ UTR: sequência para sinal poli-A, região de término da transcrição. 
Início da transcrição: principal etapa onde a expressão gênica é regulada – proteínas se ligam em elementos regulatórios da 5’ UTR e aumentam ou diminuem a afinidade da RNA pol pelo promotor. 
Fator geral de transcrição X fator específico de transcrição: local onde se ligam no gene. 
Fator geral: proteínas que se ligam ao promotor. Gerais: iguais para todas as células. Baixo níveis de transcrição. Se liga sobre o promotor, junto com RNA pol. 
Fator específico: proteínas ativadoras ou repressoras que vão aumentar ou diminuir o ritmo de transcrição basal. Se ligam principalmente aos ehancers.
Estrutura geral dos fatores específicos de transcrição:
2 domínios:
· Domínio de ligação ao DNA (ehancers);
· Domínio de ativação ou repressão (interfere na formação do complexo de início da transcrição – RNA pol e fatores gerais). 
· Variam de uma célula para outra – determinam quais genes serão ou não expressos na célula a partir da ativação da transcrição associada aos fatores específicos de determinada célula. Exemplo:· Albumina (hepatócitos) 
· Cristalina (proteína mais abundante nas células do cristalino).
Cada combinação de elementos de controle será capaz de ativar a transcrição apenas quando os fatores específicos de transcrição presentes.
Mecanismos de regulação pós-transcricionais: fina regulação da expressão gênica de acordo com o ambiente sem alterar o nível de transcrição. 
· Splicing alternativo – união aleatória de éxons, gerando proteínas diferentes. 75-100% dos genes humanos. 
· Início da tradução (subunidade menor reconhece CAP’5 e cauda Poli-A, além de buscar na 5’UTR a sequência de Kozak). Bloqueio da tradução mediante sinal externo – produção de proteína bloqueadoras que impedem o ribossomo de se ligar as regiões mencionadas. 
· Meia vida do mRNA no citoplasma: 
· Tamanho da cauda poli-A. Manutenção ou não do CAP’5 (remoção). 
· RNA não codificante de interferência: reconhecidos por algumas proteínas – complementariedade de bases nitrogenadas completa (3’UTR) : induzem degradação do RNAm, diminuindo a expressão gênica; incompleta: bloqueio da tradução. 
Processamento e degradação de proteínas:
Forma inativa – forma ativa (a partir do dobramento correto + alteração química de alguns aa). 
· Marcação de proteínas alteradas para degradação – ubiquitina (proteossomo: degradação). 
· Pequena quantidade: marcador que permite ligar e desligar a proteína.
Resumo:
Re-diferenciação celular a partir da mudança no padrão da expressão gênica. Utilizado, por exemplo, para o transplante de enxertos. 
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