Back to chapter

9.2:

Активация Ρ‚Π ΠΠš

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
tRNA Activation

Languages

Share

Π§Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π΄Π΅ΠΊΠΎΠ΄ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ мРНК Π² Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ²ΡƒΡŽ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ, каТдая ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π° Ρ‚Π ΠΠš, нСсущая аминокислоту, распознаСт Ρ‚Ρ€Π΅Ρ…Π½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½ΠΎΠ² Π½Π° мРНК, которая соотвСтствуСт аминокислотС. БущСствуСт 61 различная ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½ΠΎΠ², ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΊΠΎΠ΄ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ 20 аминокислот, содСрТащихся Π² ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅. ЕдинствСнная аминокислота Π·Π°ΠΊΠΎΠ΄ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π° для Π½Π΅ΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΈΡ… Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½ΠΎΠ², с ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ Ρ‚Π ΠΠš, нСсущСй ΠΎΠ΄Π½Ρƒ аминокислоту.Π’ΠΎ врСмя сопряТСния Π°Π½Ρ‚ΠΈΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½Π° Ρ‚Π ΠΠš с ΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½ΠΎΠΌ мРНК, ΠΊΠ°ΠΊ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹Π΅ Π΄Π²Π° участника ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΡŽΡ‚ ΠΏΠ°Ρ€Ρƒ, Ρ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒΠ΅ основаниС ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠ²Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠ°Ρ€Ρƒ с Π»ΡŽΠ±Ρ‹ΠΌ ΠΏΡƒΡ€ΠΈΠ½ΠΎΠΌ, ΠΈΠ»ΠΈ с Π»ΡŽΠ±Ρ‹ΠΌ ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½ΠΎΠΌ. Π­Ρ‚Π° нСустойчивоС основаниС позволяСт 20 Ρ‚Π ΠΠš Π΄Π΅ΠΊΠΎΠ΄ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ 61 мРНК-ΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½. Аминокислота ΠΊΠΎΠ²Π°Π»Π΅Π½Ρ‚Π½ΠΎ связана с ΠΊΠΎΠ½Ρ†ΠΎΠΌ ΠΏΡ€Π°ΠΉΠΌΠ΅Ρ€Π° 3 своСго ΠΏΠ°Ρ€Ρ‚Π½Π΅Ρ€Π° Ρ‚Π ΠΠš с ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΡ‹ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠ², Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΡ‹Ρ… Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Ρ‚Π ΠΠš-синтСтазы.БущСствуСт 20 Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… Ρ‚Π ΠΠš-синтСтаз, ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… 20-Ρ‚ΠΈ аминокислотам. ΠšΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠ°Ρ рСакция выполняСтся Π² Π΄Π²Π° этапа. ΠŸΠ΅Ρ€Π²Ρ‹ΠΉ шаг это активация аминокислот, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Π² ΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π°Ρ… Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊΠ°Ρ€ΠΌΠ°Π½Π° аминокислота Ρ€Π΅Π°Π³ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ с ATΠ€, образуя Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ АМЀ синтазу Π² качСствС ΠΏΡ€ΠΎΠΌΠ΅ΠΆΡƒΡ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠ³ΠΎ шага.На Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ этапС этСрификации, активированная аминокислота присоСдиняСтся ΠΊ Π³ΠΈΠ΄Ρ€ΠΎΠΊΡΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈ ΠΏΡ€Π°ΠΉΠΌΠ΅Ρ€Π΅ 3 Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΈΠ½Π°Π»Π° Ρ‚Π ΠΠš, формируя послСднюю ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ‚Π ΠΠš. Если Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ связываСтся с Π½Π΅Π²Π΅Ρ€Π½ΠΎΠΉ аминокислотой, ΠΎΠ½ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ ΠΈΡΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΎΡˆΠΈΠ±ΠΊΡƒ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌ ΠΊΠΎΡ€Ρ€Π΅ΠΊΡ‚ΡƒΡ€Ρ‹. ΠŸΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½Π°Ρ аминокислота ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ высокий ΡƒΡ€ΠΎΠ²Π΅Π½ΡŒ сродства с Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½Ρ‹ΠΌ сайтом Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°.Π‘ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΊΡ€ΡƒΠΏΠ½Ρ‹Π΅ аминокислоты ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΠΎΠ½ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡ‚ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΠ³ΠΎ сайта. Если аминокислота являСтся сходной ΠΏΠΎ Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Ρƒ с ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ кислотой, ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄ Ρ‚Π΅ΠΌ, ΠΊΠ°ΠΊ ΡΠ²ΡΠ·Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с Ρ‚Π ΠΠš, ΠΠ΅ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ АМЀ ΠΏΡ€ΠΈΠ½ΡƒΠ΄ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Π½Π°ΠΏΡ€Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π²ΠΎ Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ Ρ€Π΅Π΄Π°ΠΊΡ‚ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ ΠΊΠ°Ρ€ΠΌΠ°Π½ Π² ΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π°Ρ… Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ этого сайта рСдактирования Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎ ΡΠΎΠ²ΠΏΠ°Π΄Π°ΡŽΡ‚ с ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ аминокислотой, НСвСрныС Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ АМЀ Π³ΠΈΠ΄Ρ€ΠΎΠ»ΠΈΠ·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ, вмСсто Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ присоСдинёнными ΠΊ Ρ‚Π ΠΠš.

9.2:

Активация Ρ‚Π ΠΠš

Аминоацил-Ρ‚Π ΠΠš-синтСтазы ΠΏΡ€ΠΈΡΡƒΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ ΠΊΠ°ΠΊ Ρƒ эукариот, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ Ρƒ Π±Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€ΠΈΠΉ. Π₯отя Ρƒ эукариот Π΅ΡΡ‚ΡŒ 20 Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»-Ρ‚Π ΠΠš-синтСтаз для связывания с 20 аминокислотами, ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ Π±Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€ΠΈΠΈ Π½Π΅ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ Π³Π΅Π½ΠΎΠ² для всСх этих Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»-Ρ‚Π ΠΠš-синтСтаз. НСсмотря Π½Π° это, ΠΎΠ½ΠΈ ΠΏΠΎ-ΠΏΡ€Π΅ΠΆΠ½Π΅ΠΌΡƒ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ всС 20 аминокислот для синтСза своих Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ². НапримСр, Ρƒ Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… Π±Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€ΠΈΠΉ Π½Π΅Ρ‚ Π³Π΅Π½Π°, ΠΊΠΎΠ΄ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ связываСт Π³Π»ΡƒΡ‚Π°ΠΌΠΈΠ½ с Π΅Π³ΠΎ Ρ‚Π ΠΠš-компаньоном. Π£ этих ΠΎΡ€Π³Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠΎΠ² ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ добавляСт Π³Π»ΡƒΡ‚Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ²ΡƒΡŽ кислоту ΠΊΠΎ всСм ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π°ΠΌ Ρ‚Π ΠΠš для Π³Π»ΡƒΡ‚Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ²ΠΎΠΉ кислоты, Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ всСм ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π°ΠΌ Ρ‚Π ΠΠš для Π³Π»ΡƒΡ‚Π°ΠΌΠΈΠ½Π°. Π—Π°Ρ‚Π΅ΠΌ Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ химичСски ΠΌΠΎΠ΄ΠΈΡ„ΠΈΡ†ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ Π³Π»ΡƒΡ‚Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ²ΡƒΡŽ кислоту Π² Π³Π»ΡƒΡ‚Π°ΠΌΠΈΠ½ Π½Π° ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Π°Ρ… послСднСй Ρ‚Π ΠΠš, образуя Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ ΠΏΠ°Ρ€Ρƒ.

Равная Π²Π°ΠΆΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ‚Π ΠΠš ΠΈ Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»-Ρ‚Π ΠΠš-синтСтазы Π±Ρ‹Π»Π° установлСна сСриСй экспСримСнтов, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… ΠΎΠ΄Π½Π° аминокислота химичСски ΠΏΡ€Π΅Π²Ρ€Π°Ρ‰Π°Π»Π°ΡΡŒ Π² Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΡƒΡŽ аминокислоту ΡƒΠΆΠ΅ послС присоСдинСния ΠΊ Π΅Π΅ ΠΏΠ°Ρ€Π½ΠΎΠΉ Ρ‚Π ΠΠš. Π’ экспСримСнтС ΠΏΠΎ синтСзу Π±Π΅Π»ΠΊΠ° in vitro эти "Π³ΠΈΠ±Ρ€ΠΈΠ΄Π½Ρ‹Π΅" ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹ Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»-Ρ‚Π ΠΠš вставляли Π½Π΅ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ аминокислоту Π² ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΡƒΡŽ Ρ‚ΠΎΡ‡ΠΊΡƒ ΠΏΠ΅ΠΏΡ‚ΠΈΠ΄Π½ΠΎΠΉ Ρ†Π΅ΠΏΠΈ, Π³Π΄Π΅ использовалась эта Ρ‚Π ΠΠš. Π Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Ρ‹ ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Π°Π»ΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΈ Ρ‚Π ΠΠš, ΠΈ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π² Ρ€Π°Π²Π½ΠΎΠΉ стСпСни Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΡ‹ для ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ трансляции аминокислотной ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ, ΠΊΠΎΠ΄ΠΈΡ€ΡƒΠ΅ΠΌΠΎΠΉ мРНК.

Π’ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°Ρ… Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΎΠ°Ρ†ΠΈΠ»-Ρ‚Π ΠΠš-синтСтазы ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ ΡΡ‚Ρ€ΡƒΠΊΡ‚ΡƒΡ€Π½ΡƒΡŽ ΠΈ Ρ…ΠΈΠΌΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ»Π΅ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ для опрСдСлСния ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ‚Π ΠΠš, которая Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Π° Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ соСдинСна с аминокислотой, связанной Π² ΠΈΡ… Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΠΌ сайтС. Π‘ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²ΠΎ Ρ‚Π ΠΠš-синтСтаз содСрТат Ρ‚Ρ€ΠΈ сосСдних Π½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄-ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΡ… ΠΊΠ°Ρ€ΠΌΠ°Π½Π°, ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΉ ΠΈΠ· ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ»Π΅ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€Π΅Π½ ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ΅ ΠΈ заряду Π½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄Ρƒ Π² Π°Π½Ρ‚ΠΈΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½Π΅. Π₯отя эти ΠΊΠ°Ρ€ΠΌΠ°Π½Ρ‹ Ρ€Π°ΡΠΏΠΎΠ·Π½Π°ΡŽΡ‚ спСцифичСскиС Π½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄Ρ‹ Π² Π°Π½Ρ‚ΠΈΠΊΠΎΠ΄ΠΎΠ½ΠΎΠ²ΠΎΠΉ ΠΏΠ΅Ρ‚Π»Π΅ Ρ‚Π ΠΠš, Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ аминокислоты Π²Π·Π°ΠΈΠΌΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ с ΠΏΡ€ΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠΌ аминокислоту ΠΏΠ»Π΅Ρ‡ΠΎΠΌ, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ позволяя ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ‚Π ΠΠš Π²ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒΡΡ Π² сайт Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π° для синтСза.

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.