転移RNAとアミノアシル化

コドンとアミノ酸を物理的に連結するアダプター分子、および各tRNAに正しいアミノ酸を結合させるシンテターゼ。

Definition

転移RNAは、特定のL-アミノ酸を運び、mRNAコドンに相補的なアンチコドンを持つ、小さく折りたたまれたRNAです。アミノアシル化（チャージング）は、シンテターゼが触媒する、正しいアミノ酸をそのコグネイトtRNAに結合させるプロセスであり、コードとタンパク質の間の物理的なリンクを確立します。

Scope

このトピックでは、転移RNAの構造（クローバーリーフ型とL字型フォールド、アンチコドン、アミノ酸受容末端）と、各tRNAに正しいアミノ酸を結合させるアミノアシルtRNAシンテターゼについて扱います。また、シンテターゼによる校正を含む、アミノアシル化の忠実度がどのように達成されるか、およびアンチコドンが正しいデコードをどのように強制するかについても考察します。リボソームによるアミノアシル化されたtRNAの使用については、関連トピックで扱われます。

Core questions

• tRNAの構造はどのようなもので、どのようにアダプターとして機能するのでしょうか？
• アミノアシルtRNAシンテターゼは、どのようにして正しいアミノ酸を正しいtRNAに結合させるのでしょうか？
• 化学的に類似したアミノ酸がある中で、アミノアシル化の精度はどのように維持されるのでしょうか？
• アンチコドンは、翻訳中の正しいコドン認識をどのように保証するのでしょうか？

Key theories

アダプター仮説

クリックは、小さなアダプター分子がアミノ酸を運び、塩基対形成によってコドンを認識すると提唱しました。転移RNAはこれらのアダプターであり、アミノ酸の化学的性質と核酸の言語を切り離しています。

シンテターゼによって強制されるアミノアシル化の忠実度

アミノアシルtRNAシンテターゼは、自身のアミノ酸とコグネイトtRNAの両方を認識し、多くは誤って結合した生成物を加水分解するために編集（校正）ステップを使用し、アミノアシル化の段階で遺伝暗号が正しく読み取られることを保証します。

Mechanisms

転移RNAは、一方の端にアンチコドンを、もう一方の端にアミノ酸受容末端を提示するコンパクトなL字型に折りたたまれます。アミノアシルtRNAシンテターゼは、特定のL-アミノ酸をATPで活性化し、それを対応するtRNAの3'末端に転移させます。多くのシンテターゼは、誤って結合したアミノ酸を加水分解する別個の編集部位を持ち、忠実度を高めています。翻訳中、アミノアシル化されたtRNAのアンチコドンは、リボソームのデコード中心でmRNAコドンと対合し、コードされたアミノ酸を供給します。

Clinical relevance

tRNAまたはシンテターゼに影響を与える変異は、さまざまな遺伝性疾患を引き起こし、アミノアシル化のステップは、拡張された遺伝暗号を工学的に操作するために研究されています。これは臨床的ガイダンスではなく、その重要性として提供されています。

History

クリックのアダプター仮説は、生化学的同定に先立ってtRNAを予測しました。ホリーは1960年代半ばに最初の完全なtRNA配列を決定し、その後シンテターゼとその編集活性が特徴づけられ、デコードにおけるアミノアシル化されたtRNAの役割が確立されました。

Key figures

• Francis Crick
• Robert Holley
• Paul Zamecnik

Seminal works

• crick1970
• watson2013

Frequently asked questions

tRNAを「チャージする」とはどういう意味ですか？

正しいアミノ酸をtRNAに結合させることです。チャージされた、またはアミノアシル化されたtRNAは、そのアンチコドンが認識するコドンによって指定されたアミノ酸を運びます。

細胞はどのようにして間違ったアミノ酸がtRNAに結合するのを防ぐのですか？

アミノアシルtRNAシンテターゼは、アミノ酸とtRNAの両方を認識し、多くは誤って結合したアミノ酸を破壊する編集部位を持っています。