Аминоацил тРНК синтетаза

С Википедије, слободне енциклопедије
Домен антикодонског везивања тРНК
Леуцил-тРНК синтетаза из Thermus thermophilus у комплексу са супстратним аналогом посттрансферног едитовања
Идентификатори
СимболАнтицодон_2
ПфамПФ08264
ИнтерПроИПР013155
СЦОП1ивс
СУПЕРФАМИЛY1ивс
Домен 1 ДАЛР антикодонског везивања
Аргинил-тРНК синтетаза из Thermus thermophilus
Идентификатори
СимболДАЛР_1
ПфамПФ05746
Пфам кланЦЛ0258
ИнтерПроИПР008909
СЦОП1бс2
СУПЕРФАМИЛY1бс2
Домен 2 ДАЛР антикодонског везивања
Кристална структура бинарног комплекса цистеинил-тРНК синтетазе са тРНКЦyс
Идентификатори
СимболДАЛР_2
ПфамПФ09190
Пфам кланЦЛ0258
ИнтерПроИПР015273

Аминоацил тРНК синтетаза (ааРС или АРС), која се исто тако назива тРНК-лигаза, је ензим који везује подесне аминокиселине на њихов тРНК. То се остварује катализовањем естерификације специфичне аминокиселине или њеног прекурзора са једном или више њених компатибилних тРНК молекула, чиме се формира аминоацил-тРНК. Код људи, 20 различитих типова аа-тРНК се формира посредством 20 различитих аминоацил-тРНК синтетаза, једна за сваку аминокиселину генетичког кода.

То се понекад назива „пуњење” или „учитавање” тРНК са аминокиселином. Након што је тРНК учитана, рибозом може да пренесе аминокиселину са тРНК на растући пептид, у складу са генетичким кодом. Аминоацил тРНК стога игра једну важну улогу у РНК транслацији, изражавању гена при креирању протеина.

Механизам[уреди | уреди извор]

Синтетаза прво везује и кореспондирајућу аминокиселину (или њен прекурзор) чиме се формира аминоацил-аденилат, и ослобађа неоргански пирофосфат (PPi). Аденилат-ааРС комплекс затим везује D руку прикладног тРНК молекула, и аминокиселина се преноси са аа-АМП на било 2'- или задњег тРНК нуклеотида (А76) на 3'-крају.

Механизам се може приказати следећом реакционом серијом:

Aminokiselina + ATP → Aminoacil-AMP + PPi
Aminoacil-AMP + tRNA → Aminoacil-tRNA + AMP

Сумарна реакција је:

Aminokiselina + tRNK + ATP → Aminoacil-tRNK + AMP + PPi

Неке синтетазе исто тако посредују реакцију едитовања да би се обезбедила знатна веродостојност тРНА учитавања. Ако је погрешна тРНК додата (ака. испостави се да је тРНК неправилно учитана), аминоацил-тРНК веза бива хидролизована. До тога може доћи кад две аминокиселине имају различите особине мада оне имају сличне облике, као што је случај са валином и треонином.

Прецизност аминоацил-тРНК синтетазе је толико висока да се она обично карактерише као „суперспецифична” кад се пореди са другим ензимима који учествују у метаболизму. Мада све синтетазе немају домен чији ја једина сврха едитовање, оне надокнађују за то путем специфичног везивања и активације њихових припојених аминокиселина. Још један чинилац који доприноси прецизности тих синтетаза је однос концентрација аминоацил-тРНК синтетазе и њених тРНК. Пошто тРНК синтетаза неправилно ацилира тРНК кад је синтетаза прекомерно произведена, морају да постоје гранични нивои концентрација ааРС и тРНА молекула ин виво.[1][2]

Класе[уреди | уреди извор]

Постоје две класе аминоацил тРНК синтетаза, свака од којих се састоји од десет ензима:[3][4]

Аминокиселине се везују за хидроксилну () групу аденозина преко карбоксилне () групе.

Независно од тога где је аминоацил иницијално везан за нуклеотид, 2'-О-аминоацил-тРНК ће ултиматно мигрирати до 3' позиције путем трансестерификације.

Општа структура аминоацил-тРНК синтетазе је приказана са местом едитовања и местом активације. Главна разлика између класе I и класе II синтетаза је место активације. Овде се може видети општа структура Розмановог склопа виђена у класи I aaRSs и општа структура антипаралелних бета равни виђених у класи II aaRS ензима.

Структуре[уреди | уреди извор]

Обе класе аминоацил-тРНК синтетаза су мултидоменски протеини. У типичном сценарију, ааРС се састоји од каталитичког домена (где се обе горње реакције одвијају) и домена везивања антикодона (који формира интеракције углавном са антикодонским регионом тРНК и осигурава везивање коректне тРНК за аминокиселину). Осим тога, неки ааРС молекули имају додатне домене РНК везивања и домене едитовања[5] који разлажу погрешно упарене аминоацил-тРНК молекуле.

Каталитички домени свих ааРС молекула дате класе су међусобно хомогени, док ензими класе I и класе II нису сродни једни с другима. Ензими класе I имају свеприсутно Розманово савијање и имају архитектуре паралелних бета ланаца, док ензими класе II имају јединствен склоп сачињен од антипаралелних бета ланаца.

Алфа хеликсни домен везивања антикодона код аргинил, глицил и цистеинил-тРНК синтетаза је познат као ДАЛР домен по карактеристичним конзервираним аминокиселинама.[6]

Аминоацил-тРНК синтетазе су биле кинетички студиране, и утврђено је да јони играју активну каталитичку улогу и стога aaRs има степен магнезијумске зависности. Повећање концентрације доводи до повећања константи равнотеже за реакције аминоацил-тРНК синтетаза. Мада је тај тренд уочен код обе класе синтетаза (класа I и класа II), магнезијумска зависност за ове две класе је веома различита. Класа II синтетаза има два или три (чешће три) јона, док је класи I потребан само један јон.[7][8]

Еволуција[уреди | уреди извор]

Већина аминоацил тРНК синтетаза дате специфичности је еволуционо ближа једна другима, него ааРС ензимима другог специфицитета. Међутим, АснРС и ГлнРС се групишу унутар AspRS и GluRS, респективно. Већина ааРС ензима дате специфичности исто тако припада једној класи. За ралику од тога, постоје две дистинктне верзије LysRS - једна припада класи I, а друга припада класи II.

Молекуларна филогенија ааРС ензима обично није конзистентна са прихваћеним филогенијама организама. То јест, оне крше тзв. канонски филогенетски образац који показује већина других ензима за три домена живота - Archaea, Bacteria, и Eukarya. Поред тога, филогеније изведене за ааРС различитих аминокиселина често се не слажу једне с другима. Додатно, ааРС паралози унутар исте врсте показују висок степен дивергенције међу собом. Постоје јасне индикације да је до хоризонталног трансфера дошло неколико пута током еволуционе историје ааРС молекула.[9][10]

Широко заступљено веровање у еволуционарну стабилност ове суперфамилије, према коме сваки организам има све аминоацилне тРНК синтетазе за своје кореспондирајуће аминокиселине је погрешно. Геномске анализе великог обима на ~2500 прокариотских генома су показале да многима од њих недостаје један или више ааРС гена, док многи геноми имају један или више паралога.[10] AlaRS, GlyRS, LeuRS, IleRS и ValRS су еволуционо најстабилнији чланови фамилије. GluRS, LysRS и CysRS често имају паралоге, док су AsnRS, GlnRS, PylRS и SepRS често одсутни из многих генома.

Са изузетком AlaRS, откривено је да је код 19 од 20 људских ааРСс додат бар један нови домен или мотив.[11] Ови нови домени и мотиви варирају по функцији и уочени су у разним формама живота. Честа нова функција међу људским ааРС молекулима је пружање додатне регулације биолошких процеса. Постоји теорија према којој је повећани број ааРС молекула са додатим доменима последица континуиране еволуције виших организама са комплекснијим и ефикаснијим градивним блоковима и биолошким механизмима. Део доказа ове теорије је да након додатка новог домена у ааРС, тај домен постаје потпуно интегрисан. Стога је функционалност новог домена конзервирана од те тачке надаље. [12]

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ МцЦлаин WХ (новембар 1993). „Рулес тхат говерн тРНА идентитy ин протеин сyнтхесис”. Јоурнал оф Молецулар Биологy. 234 (2): 257—80. ПМИД 8230212. дои:10.1006/јмби.1993.1582. 
  2. ^ Сwансон Р, Хобен П, Сумнер-Смитх M, Уемура Х, Wатсон L, Сöлл D (децембар 1988). „Аццурацy оф ин виво аминоацyлатион реqуирес пропер баланце оф тРНА анд аминоацyл-тРНА сyнтхетасе”. Сциенце. 242 (4885): 1548—51. ПМИД 3144042. 
  3. ^ „тРНА Сyнтхетасес”. Архивирано из оригинала 4. 8. 2012. г. Приступљено 18. 8. 2007. 
  4. ^ Деларуе, M (1995). „Аминоацyл-тРНА сyнтхетасес”. Струцтурал Биологy. 5: 48—55. 
  5. ^ „Молецуле оф тхе Монтх: Аминоацyл-тРНА Сyнтхетасес Хигх Фиделитy”. Архивирано из оригинала 20. 10. 2013. г. Приступљено 4. 8. 2013. 
  6. ^ Wолф YИ, Аравинд L, Грисхин НВ, Коонин ЕВ (август 1999). „Еволутион оф аминоацyл-тРНА сyнтхетасес--аналyсис оф униqуе домаин арцхитецтурес анд пхyлогенетиц треес ревеалс а цомплеx хисторy оф хоризонтал гене трансфер евентс”. Геноме Ресеарцх. 9 (8): 689—710. ПМИД 10447505. дои:10.1101/гр.9.8.689. 
  7. ^ Аирас РК (децембар 2007). „Магнесиум депенденце оф тхе меасуред еqуилибриум цонстантс оф аминоацyл-тРНА сyнтхетасес”. Биопхyсицал Цхемистрy. 131 (1–3): 29—35. ПМИД 17889423. дои:10.1016/ј.бпц.2007.08.006. 
  8. ^ Францклyн C, Мусиер-Форсyтх К, Мартинис СА (септембар 1997). „Аминоацyл-тРНА сyнтхетасес ин биологy анд дисеасе: неw евиденце фор струцтурал анд фунцтионал диверситy ин ан анциент фамилy оф ензyмес”. Рна. 3 (9): 954—60. ПМИД 9292495. 
  9. ^ Wоесе ЦР, Олсен ГЈ, Ибба M, Сöлл D (март 2000). „Аминоацyл-тРНА сyнтхетасес, тхе генетиц цоде, анд тхе еволутионарy процесс”. Мицробиологy анд Молецулар Биологy Ревиеwс. 64 (1): 202—36. ПМЦ 98992 Слободан приступ. ПМИД 10704480. дои:10.1128/ММБР.64.1.202-236.2000. 
  10. ^ а б Цхалиотис А, Властаридис П, Моссиалос D, Ибба M, Бецкер ХД, Статхопоулос C, Амоутзиас ГД (фебруар 2017). „Тхе цомплеx еволутионарy хисторy оф аминоацyл-тРНА сyнтхетасес”. Нуцлеиц Ацидс Ресеарцх. 45 (3): 1059—1068. ПМЦ 5388404 Слободан приступ. ПМИД 28180287. дои:10.1093/нар/гкw1182. 
  11. ^ Гуо M, Yанг XL, Сцхиммел П (септембар 2010). „Неw фунцтионс оф аминоацyл-тРНА сyнтхетасес беyонд транслатион”. Натуре Ревиеwс. Молецулар Целл Биологy. 11 (9): 668—74. ПМИД 20700144. дои:10.1038/нрм2956. 
  12. ^ Лее СW, Цхо БХ, Парк СГ, Ким С (август 2004). „Аминоацyл-тРНА сyнтхетасе цомплеxес: беyонд транслатион”. Јоурнал оф Целл Сциенце. 117 (Пт 17): 3725—34. ПМИД 15286174. дои:10.1242/јцс.01342. 

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Aminoacil_tRNK_sintetaza&oldid=26727380”