Back to chapter

9.2:

Активация тРНК

JoVE 핵심
Molecular Biology
JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다.  전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.
JoVE 핵심 Molecular Biology
tRNA Activation

Languages

소셜에 공유하기

Чтобы декодировать мРНК в белковую последовательность, каждая молекула тРНК, несущая аминокислоту, распознает трехнуклеотидный последовательность кодонов на мРНК, которая соответствует аминокислоте. Существует 61 различная последовательность кодонов, которые кодирует 20 аминокислот, содержащихся в клетке. Единственная аминокислота закодирована для нескольких разных кодонов, с одной тРНК, несущей одну аминокислоту.Во время сопряжения антикодона тРНК с кодоном мРНК, как только первые два участника образуют пару, третье основание может образовывать пару с любым пурином, или с любым пиримидином. Эта неустойчивое основание позволяет 20 тРНК декодировать 61 мРНК-кодон. Аминокислота ковалентно связана с концом праймера 3 своего партнера тРНК с помощью группы ферментов, называемых аминоацильные тРНК-синтетазы.Существует 20 различных аминоацильных тРНК-синтетаз, соответствующих 20-ти аминокислотам. Каталитическая реакция выполняется в два этапа. Первый шаг это активация аминокислот, когда в пределах ферментного кармана аминокислота реагирует с ATФ, образуя аминоацильную АМФ синтазу в качестве промежуточного шага.На втором этапе этерификации, активированная аминокислота присоединяется к гидроксильной группе при праймере 3 терминала тРНК, формируя последнюю молекулу аминоацильной тРНК. Если фермент связывается с неверной аминокислотой, он может исправить ошибку через механизм корректуры. Правильная аминокислота имеет высокий уровень сродства с активным сайтом фермента.Более крупные аминокислоты отклоняются от активного сайта. Если аминокислота является сходной по размеру с правильной кислотой, перед тем, как связаться с тРНК, Неправильные аминоацильные АМФ принудительно направляются во второй редактирующий карман в пределах фермента. Поскольку размеры этого сайта редактирования точно совпадают с правильной аминокислотой, Неверные аминоацильные АМФ гидролизуются, вместо того, чтобы быть присоединёнными к тРНК.

9.2:

Активация тРНК

Аминоацил-тРНК-синтетазы присутствуют как у эукариот, так и у бактерий. Хотя у эукариот есть 20 различных аминоацил-тРНК-синтетаз для связывания с 20 аминокислотами, многие бактерии не имеют генов для всех этих аминоацил-тРНК-синтетаз. Несмотря на это, они по-прежнему используют все 20 аминокислот для синтеза своих белков. Например, у некоторых бактерий нет гена, кодирующего фермент, который связывает глутамин с его тРНК-компаньоном. У этих организмов один фермент добавляет глутаминовую кислоту ко всем молекулам тРНК для глутаминовой кислоты, а также всем молекулам тРНК для глутамина. Затем второй фермент химически модифицирует глутаминовую кислоту в глутамин на молекулах последней тРНК, образуя таким образом правильную пару.

Равная важность тРНК и аминоацил-тРНК-синтетазы была установлена серией экспериментов, в которых одна аминокислота химически превращалась в другую аминокислоту уже после присоединения к ее парной тРНК. В эксперименте по синтезу белка in vitro эти "гибридные" молекулы аминоацил-тРНК вставляли неправильную аминокислоту в каждую точку пептидной цепи, где использовалась эта тРНК. Результаты показали, что и тРНК, и фермент в равной степени необходимы для правильной трансляции аминокислотной последовательности, кодируемой мРНК.

В клетках аминоацил-тРНК-синтетазы используют структурную и химическую комплементарность для определения правильной тРНК, которая должна быть соединена с аминокислотой, связанной в их активном сайте. Большинство тРНК-синтетаз содержат три соседних нуклеотид-связывающих кармана, каждый из которых комплементарен по форме и заряду нуклеотиду в антикодоне. Хотя эти карманы распознают специфические нуклеотиды в антикодоновой петле тРНК, дополнительные аминокислоты взаимодействуют с принимающим аминокислоту плечом, таким образом позволяя правильной тРНК вписаться в сайт фермента для синтеза.

Suggested Reading

  1. Alberts, Bruce. "Molecular Biology of the Cell." (2016), Pgs 336-339.
  2. “PDB101: Molecule of the Month: Aminoacyl-TRNA Synthetases.” RCSB, PDB-101, Apr. 2001, pdb101.rcsb.org/motm/16.