Síntese e Modificação de Proteínas
A síntese e modificação de proteínas é a via celular que transforma a informação genética transportada pelo RNA mensageiro em proteínas funcionais. Abrange a tradução do mRNA nos ribossomos, o dobramento do polipeptídeo nascente em sua forma tridimensional (frequentemente auxiliado por chaperonas moleculares), as alterações químicas covalentes que diversificam a função proteica após a síntese, e os sistemas de controle de qualidade que decidem se uma proteína é mantida ou degradada. Juntos, esses passos determinam a quantidade de cada proteína que uma célula produz e a forma que ela assume.
Definition
Síntese e modificação de proteínas denota o conjunto integrado de processos pelos quais os ribossomos traduzem o mRNA em polipeptídeos e pelos quais esses polipeptídeos são subsequentemente dobrados, quimicamente modificados, verificados quanto à qualidade e, ou retidos como proteínas funcionais, ou direcionados para degradação.
Scope
Esta área orienta o leitor sobre todo o percurso, desde o RNA codificante até a proteína madura, funcional ou eventualmente destruída. Agrupa quatro tópicos: ribossomos e tradução; dobramento de proteínas e chaperonas moleculares; modificações pós-traducionais; e controle de qualidade e degradação de proteínas. É uma referência estrutural e molecular dentro da biologia celular e não oferece aconselhamento clínico de manejo.
Sub-topics
Core questions
- Como a sequência de nucleotídeos do mRNA é lida e convertida em uma sequência de aminoácidos?
- Como um polipeptídeo linear atinge de forma confiável seu estado dobrado funcional dentro da célula superlotada?
- Como as modificações covalentes expandem o repertório funcional de um conjunto fixo de produtos gênicos?
- Como a célula distingue proteínas corretamente produzidas daquelas defeituosas e remove estas últimas?
Key concepts
- Tradução de mRNA em ribossomos
- O ribossomo como uma ribozima (atividade de peptidil transferase)
- Dobramento co-traducional e pós-traducional
- Chaperonas moleculares
- Modificação pós-traducional
- Controle de qualidade de proteínas
- Proteostase
Key theories
- Hipótese termodinâmica de Anfinsen
- A estrutura tridimensional nativa de uma proteína é determinada por sua sequência de aminoácidos e corresponde, sob condições fisiológicas, à conformação de menor energia livre, implicando que a informação de dobramento está codificada na própria sequência.
- Conceito de rede de proteostase
- A homeostase proteica é mantida por uma rede integrada de maquinário de síntese, dobramento, tráfego e degradação, cujo equilíbrio pode ser adaptado, e cuja falha subjaz a uma série de doenças conformacionais.
Mechanisms
Os ribossomos leem os códons do mRNA e, usando aminoacil-tRNAs, catalisam a formação de ligações peptídicas através de seu centro de peptidil transferase baseado em RNA, de modo que o ribossomo é fundamentalmente uma ribozima. À medida que a cadeia emerge, ela começa a se dobrar, frequentemente auxiliada por chaperonas moleculares que previnem a agregação e promovem o estado nativo previsto pelo panorama de energia livre da sequência. Muitas proteínas são então quimicamente alteradas por modificações pós-traducionais, como fosforilação, glicosilação e ubiquitinação, que ajustam a atividade, localização e estabilidade. Durante todo o processo, os sistemas de controle de qualidade monitoram a fidelidade do dobramento e direcionam proteínas mal dobradas ou desnecessárias para degradação, mantendo o proteoma em equilíbrio.
Clinical relevance
Falhas em qualquer ponto desta via estão associadas a doenças: o dobramento incorreto e a agregação são características de condições neurodegenerativas, e a degradação perturbada ou a capacidade de chaperonas contribuem para outros distúrbios. A compreensão da via normal fornece a base conceitual para a interpretação de tais condições e para a pesquisa direcionada à proteostase; esta entrada descreve mecanismos e não direciona o diagnóstico ou tratamento individual.
History
O reconhecimento de que os ribossomos sintetizam proteínas, que o código genético é lido códon por códon e que a sequência dita o dobramento (Anfinsen, 1973) estabeleceu o cerne do campo em meados do século XX. Trabalhos estruturais posteriores revelaram o núcleo catalítico de RNA do ribossomo (Nissen et al., 2000), enquanto os conceitos de chaperona e proteostase (Hartl et al., 2011; Balch et al., 2008) e a química sistemática das modificações (Walsh et al., 2005) estenderam a imagem da síntese para um ciclo de vida proteico regulado e duradouro.
Key figures
- Christian Anfinsen
- Thomas Steitz
- F. Ulrich Hartl
- Christopher Walsh
Related topics
Seminal works
- anfinsen-1973
- nissen-2000
- hartl-2011
- walsh-2005
Frequently asked questions
- A síntese de proteínas é o mesmo que expressão gênica?
- É a parte da expressão gênica que ocorre no nível proteico. A expressão gênica também inclui a transcrição do DNA em RNA; a síntese e modificação de proteínas abrange o que acontece a partir do RNA mensageiro, terminando com uma proteína madura ou degradada.
- Por que uma proteína precisa de modificação depois de ser produzida?
- A tradução produz uma cadeia de aminoácidos, mas o dobramento, as modificações químicas e o controle de qualidade determinam se essa cadeia se torna uma proteína estável, corretamente localizada e ativa, expandindo grandemente o que um genoma fixo pode fazer.