Transfer-RNA und Aminoacylierung

Die Adaptermoleküle, die Codons physikalisch mit Aminosäuren verknüpfen, und die Synthetasen, die jede tRNA mit ihrer korrekten Aminosäure beladen.

Definition

Transfer-RNAs sind kleine gefaltete RNAs, die eine spezifische Aminosäure tragen und ein Anticodon besitzen, das komplementär zu einem mRNA-Codon ist; Aminoacylierung (Beladung) ist die Synthetase-katalysierte Anheftung der korrekten Aminosäure an ihre kognate tRNA, wodurch die physikalische Verbindung zwischen Code und Protein hergestellt wird.

Scope

Dieses Thema behandelt die Struktur der Transfer-RNA – die Kleeblatt- und L-förmige Faltung, das Anticodon und das Aminosäure-Akzeptor-Ende – sowie die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, die die korrekte Aminosäure an jede tRNA anheften. Es wird erörtert, wie die Beladungsgenauigkeit erreicht wird, einschließlich des Korrekturlesens durch Synthetasen, und wie das Anticodon die korrekte Decodierung gewährleistet. Die Verwendung beladener tRNAs durch das Ribosom wird in begleitenden Themen behandelt.

Core questions

• Wie ist eine tRNA strukturiert und wie dient sie als Adapter?
• Wie heftet eine Aminoacyl-tRNA-Synthetase die richtige Aminosäure an die richtige tRNA?
• Wie wird die Genauigkeit der Beladung trotz chemisch ähnlicher Aminosäuren aufrechterhalten?
• Wie gewährleistet das Anticodon die korrekte Codonerkennung während der Translation?

Key theories

Adapterhypothese

Crick schlug vor, dass kleine Adaptermoleküle Aminosäuren tragen und Codons durch Basenpaarung erkennen; Transfer-RNAs sind diese Adapter, die die Chemie der Aminosäuren von der Sprache der Nukleinsäuren entkoppeln.

Synthetase-erzwungene Beladungsgenauigkeit

Aminoacyl-tRNA-Synthetasen erkennen sowohl ihre Aminosäure als auch ihre kognate tRNA, und viele verwenden Bearbeitungsschritte (Korrekturlesen), um falsch beladene Produkte zu hydrolysieren, wodurch sichergestellt wird, dass der genetische Code beim Beladungsschritt korrekt gelesen wird.

Mechanisms

Eine Transfer-RNA faltet sich zu einer kompakten L-Form, die an einem Ende ein Anticodon und am anderen Ende das Aminosäure-Akzeptor-Ende präsentiert. Eine Aminoacyl-tRNA-Synthetase aktiviert ihre spezifische Aminosäure mit ATP und überträgt sie auf das 3'-Ende der passenden tRNA; viele Synthetasen besitzen eine separate Bearbeitungsstelle, die falsch angeheftete Aminosäuren hydrolysiert und so die Genauigkeit erhöht. Während der Translation paart sich das Anticodon der beladenen tRNA mit dem mRNA-Codon im ribosomalen Decodierungszentrum und liefert die kodierte Aminosäure.

Clinical relevance

Mutationen, die tRNAs oder Synthetasen betreffen, verursachen eine Reihe von Erbkrankheiten, und der Beladungsschritt wird für die Entwicklung erweiterter genetischer Codes untersucht; dies wird als Bedeutung und nicht als klinische Leitlinie angegeben.

History

Crick's Adapterhypothese sagte die tRNA vor ihrer biochemischen Identifizierung voraus; Holley bestimmte Mitte der 1960er Jahre die erste vollständige tRNA-Sequenz, und die Synthetasen sowie ihre Bearbeitungsaktivitäten wurden danach charakterisiert, wodurch die Rolle der beladenen tRNAs bei der Decodierung festgelegt wurde.

Key figures

• Francis Crick
• Robert Holley
• Paul Zamecnik

Seminal works

• crick1970
• watson2013

Frequently asked questions

Was bedeutet es, eine tRNA zu „beladen“?

Die korrekte Aminosäure daran anzuheften; eine beladene oder aminoacylierte tRNA trägt die Aminosäure, die durch das Codon spezifiziert wird, das ihr Anticodon erkennt.

Wie vermeiden Zellen, die falsche Aminosäure an eine tRNA anzuhängen?

Aminoacyl-tRNA-Synthetasen erkennen sowohl die Aminosäure als auch die tRNA, und viele haben eine Bearbeitungsstelle, die falsch angeheftete Aminosäuren zerstört.