Aula 5: O código genético

O dogma central da biologia:

. .. . . .. . . . . . . . . . .. . .

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Decifrando códigos:

A professora é legal

Thr-His-Glu-Thr-Glu-Ala-Cys-His-Glu-Arg-Ile-Ser-Gly-Arg-Glu-Ala-Thr

THETEACHERISGREAT

ACUCAUGAAACCGAGGCUUGUCACGAACGUAUUAGCGGAAGAGAAGCAACG

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 42 = 16 insuficiente1 “letra” = 3 nucleotídeos 43 = 64 suficiente 1 “letra” = 3 nucleotídeos 43 = 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’

Extrato de E. coli, ATP, GTPCada tubo continha: 1 aac radioativo + 19 aacs não-radioativos

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”