Antibióticos e Síntese Proteica

1. Antibióticos e Síntese Proteica Ana Sales Ana Nunes Petra Gouveia Rita Gonçalves

2. O que são antibióticos • “Substância produzida por um organismo ou obtida sinteticamente que, em soluções diluídas, destrói as bactérias e outros microrganismos ou inibe o seu desenvolvimento.” [1] • Um antibiótico “...apresenta boa capacidade antimicrobiana em baixa concentração (para ser viável) além de apresentar uma boa toxidade selectiva (sendo tóxico para bactérias e não para as células do corpo)...” [2]

3. A história dos antibióticos [3] • Em 1889, Vuillemin propõe o termo “antibiose” – antagonismo dos seres vivos em geral. • O termo “antibiótico” surge em 1942 por Waksman. • A história dos antibióticos pode dividir-se em 3 eras: • Era dos alcalóides • Era dos compostos sintéticos • Era moderna dos antibióticos

4. Era dos alcalóides • Tem início em 1619 com o sucesso no tratamento da malária e disenteria amebiana. • Em 1860 Joseph Lister estudou a inibição provocada por produtos químicos sobre as bactérias. • Lister usou fenol para esterilizar instrumentos com que praticava cirurgia (marcando o início da era antimicrobiana).

5. Era dos compostos sintéticos • Em 1909 descoberta do salvarsan por Paul Ehrlich – tratamento de tripanossomas e outros protozoários. • Klarer e Meitzsch sintetizaram o prontosil (sulfonamida) em 1932. Os efeitos e resultados organizados por Gerhard Domagk garantiram-lhe o Prémio Nobel da Medicina em 1938. • Em 1929 Alexander Fleming sintetiza a penicilina. O seu efeito curativo demonstrado em ratos cedo possibilitou o estudo em pacientes com erisipela e outras infecções.

6. Verificou-se que o prontosil não tinha actividade antibacteriana in vitro, daí que muitos químicos tentaram melhorar a molécula, dando origem, em 1938, à sulfapiridina, a primeira droga efectiva no tratamento das pneumonias pneumocócicas. • Surgiram depois a sulfatiazolina e a sulfadiazina – melhoram cianose e vómitos provocados pelas sulfas antigas.

7. Era moderna dos antibióticos • Controlo das infecções por estreptococos e pneumococos com utilização clínica das sulfonamidas. No final dos anos 40, verificou-se resistência ao antibiótico. • A resistência bacteriana leva à busca de novas substâncias. • O uso clínico da penicilina deu origem à mais variada e utilizada classe de antibióticos: b-lactâmicos. • Em 1944 Waksman e Schatz isolaram a estreptomicina, primeira droga efectiva contra a tuberculose.

8. Actualmente sabe-se que os agentes terapêuticos de sucesso tinham propriedades em comum: • Actividade microbiana letal ou inibitória em altas diluições • Não influenciar a função do órgão, tecido • Não causar danos • Ser estáveis, solúveis, com baixa excreção e óptima difusão • Mesmo após séculos de estudos, a resistência bacteriana continua a ser o principal desafio

9. Classificação dos antibióticos [2] • Com base na origem: • Naturais (penicilina G) • Semi-sintéticos (aminopenicilinas) • Sintéticos (cloranfenicol) • Com base na acção biológica • Bactericidas: destrói as bactérias • Bacteriostáticos: paralisam o crescimento das bactérias

10. Quanto ao espectro de acção • Pequeno espectro: atinge um grupo de bactérias • Grande especto: atinge mais do que um grupo de bactérias • Com base no mecanismos de acção • Parede bacteriana: inibição da síntese da parede • Membrana celular: alteração da permeabilidade selectiva • Ribossomas: alteração na síntese ou interrupção da síntese proteica • DNA e RNA: inibição da síntese do material genético • Metabolitos essenciais: inibição dos mesmos

11. Forma correcta de utilização • Tomar antibiótico apenas sob indicação médica. • Não tomar nem ceder a terceiros o antibiótico que possa ter em casa, visto que pode não ser o indicado para a infecção. • Tomá-lo sempre à mesma hora, todos os dias e até ao fim do tratamento. • Se após 3 dias não se verificarem melhorias contactar o médico.

12. Antibióticos e síntese proteica

13. Síntese Proteica A sequência de nucleotídeos no DNA é transcrita em RNAm e a sequência de nucleotídeos do RNAm é traduzida numa sequência de aminoácidos que formam a proteína.

14. Transcrição

15. Transcrição • Consiste na síntese de RNA a partir de uma cadeia de DNA. • Esta síntese faz-se na presença da enzima RNA polimerase e na direcção 5’ 3’. • A sequência de DNA na qual a RNA polimerase se liga para iniciar a transcrição é designada promotor. • Após ligação ao promotor, a polimerase abre uma região do DNA, expondo os nucleotídeos de uma pequena zona de ambas as cadeias. Uma das duas sequências expostas funciona como molde para o emparelhamento de bases complementares. • À medida que se move, a polimerase vai desenrolando o DNA molde à sua frente, e enrola-o novamente após a sua passagem. • A síntese de RNA prossegue até que a polimerase encontre um sinal de terminação. Neste ponto a transcrição pára, o RNA é libertado da polimerase e a enzima dissocia-se do molde de DNA.

16. Splicing do RNAm • O produto primário da transcrição sofre ainda uma série de transformações no núcleo – maturação do RNAm. É necessário este processamento do RNAm de modo a que as sequências não codificávies, intrões, sejam retiradas e ocorra posterior união das sequências codificávies, exões, formando-se assim um RNAm activo ou funcional. • Numa primeira etapa, o pré-RNAm é clivado na extremidade 5’ do intrão, que é então unida a um nucleotídeo de adenina dentro do intrão (perto da sua extremidade 3’). O intermediário resultante tem uma estrutura em forma de laço. Depois, ocorre clivagem na extremidade 3’ do intrão e a ligação entre os dois exões. • Após splicing, as moléculas de RNAm são exportadas para o citoplasma, onde irão codificar proteínas.

17. Tradução • Consiste na transformação da mensagem contida no RNAm, via RNAt, na sequência de aminoácidos que constituem a proteína. • Intervenientes: • RNAm • RNAt • Ribossomas (RNAr) • Aminoácidos • Sistemas enzimáticos

18. RNAt • Apresenta uma estrutura tridimensional em folha de trevo. • É o intermediário entre os a.a. e o RNAm. Selecciona e transporta o a.a. apropriado e reconhece o codão correspondente do RNAm. • Tem a sequência CCA no seu terminal 3’, onde os a.a. são covalentemente ligados à ribose da adenosina terminal. • Na outra extremidade, possui uma região constituída por 3 nucleotídeos chamada anticodão, que é complementar de um codão do RNAm.

19. Activação dos aminoácidos -síntese de aminoacil-RNAt • A ligação dos a.a. a RNAt específicos é catalisada pela sintetase de aminoacil-RNAt. • Numa primeira reacção, o a.a. é activado pela reacção com ATP. • O a.a., então activado, é unido ao terminal 3’ do RNAt, formando o aminoacil-RNAt.

20. Ribossomas • Constituem a maquinaria molecular responsável pela tradução do RNAm a proteínas. • Complexos constituídos por mais de 50 tipos de proteínas associadas a moléculas de RNAr (que tem um papel central na actividade catalítica do ribossoma). • Compostos por 2 subunidades: • A pequena subunidade estabelece a correspondência entre o RNAt e os codões do RNAm. • A grande subunidade catalisa a formação das cadeias polipeptídicas. • Cada ribossoma possui 3 sítios de ligação ao RNAt: sítios A (aminoacil-RNAt), P (peptidil-RNAt) e E (saída), e um sítio de ligação ao RNAm.

21. Código genético • Corresponde à relação entre a sequência de bases no DNA e a sequência de a.a. numa proteína. Uma sequência de 3 nucleotídeos (tripleto) especifica um a.a.. • O código genético é basicamente o mesmo em todos os organismos. • O código genético é degenerado (os a.a. são especificados por mais que um codão) e não é ambíguo (cada codão só especifica um a.a.).

22. Etapas da tradução • A síntese proteica ocorre em 3 etapas sucessivas: • 1. Iniciação • 2. Alongamento • 3. Finalização

23. 1. Iniciação 1 Estreptomicina 3 4 2

24. 1. Iniciação • A tradução inicia-se com um codão de iniciaçãoAUG que corresponde a um RNAt iniciador que transporta sempre a metionina. Este RNAt iniciador liga-se à pequena subunidade ribossomal. Há também a ligação de factores de iniciação. • A pequena subnidade ribossomal liga-se ao terminal 5’ do RNAm e percorre-o até encontrar o primeiro AUG. • A grande subunidade ribossómica liga-se à pequena subunidade, formando um ribossoma funcional. • O RNAt iniciador encontra-se no local P deixando o local A vazio, pronto para que outra molécula de aminoacil-RNAt o ocupe, iniciando a síntese proteica.

25. 2. Alongamento Puromicina Eritromicina Tetraciclina

26. 2. Alongamento • Após o complexo de iniciação ter sido formado, a tradução continua pelo alongamento da cadeia polipeptídica. • O sítio A, até então vazio, é ocupado por um aminoacil-RNAt correspondente ao segundo codão do RNAm. • A metionina solta-se do RNAt iniciador e liga-se por ligação peptídica ao a.a. recém-chegado no local A, formando um peptidil-RNAt. • De seguida, ocorre a translocação, em que o ribossoma se move 3 nucleotídeos ao longo do RNAm, posicionando o próximo codão num sítio A vazio. Assim, o peptidil-RNAt é translocado do sítio A para o P e o RNAt iniciador do sítio P para o E. • A ligação de um novo aminoacil-RNAt ao sítio A, induz a libertação do RNAt iniciador do sítio E, deixando o ribossoma pronto para a inserção do próximo a.a. na cadeia polipeptídica em formação. • O alongamento da cadeia polipeptídica prossegue até que um codão de STOP seja translocado no sítio A do ribossoma.

27. Formação de ligações peptídicas • O terminal COOH da cadeia polipeptídica ligada ao RNAt no sítio P é desligado (pelo rompimento da ligação) e ligado ao grupo amina livre do a.a. ligado ao RNAt no sítio A. • Esta reacção é catalisada pela enzima peptidil transferase. Cloranfenicol Cicloheximida

28. 3. Finalização

29. 3. Finalização • Após vários ciclos de alongamento surge um codão STOP (UAA, UAG, UGA) no local A. Estes codões não são reconhecidos por nenhum RNAt. • Liga-se um factor de terminação ao codão STOP. • Esta ligação altera a actividade da peptidil transferase, que catalisa a adição de H2O (em vez de um a.a.) ao peptidil-RNAt. • Dá-se a hidrólise da ligação entre o peptídeo e o RNAt, com consequente libertação do peptídeo e do RNAt do ribossoma. • O ribossoma liberta o RNAm e dissocia-se nas suas 2 subunidades.

30. Síntese proteica:eucariontes vs procariontes

31. Síntese proteica:eucariontes vs procariontes

32. Agradecimentos Mestre Clara Monteiro Instituto de Biologia Celular e Molecular

33. Referências bibliográficas [1]Dicionário Enciclopédico da Língua Portuguesa [2]http://farmacologia.kit.net/antibioticos.htm [3]http://www.medstudents.com.br/historia/fleming/ fleming.htm Cooper,Geoffrey M.; A célula: Uma abordagem molecular; trad. Itabajara da Silva Vaz Junior et al; 2ª edição, Porto Alegre; Armed Editora; 2002 Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter Peter; Molecular Biology of the Cell; 4th ed.; Garland Science; 2002