Транспортная РНК и аминоацилирование

Молекулы-адаптеры, которые физически связывают кодоны с аминокислотами, и синтетазы, которые заряжают каждую тРНК соответствующей аминокислотой.

Definition

Транспортные РНК — это малые свернутые РНК, которые несут специфическую аминокислоту и имеют антикодон, комплементарный кодону мРНК; аминоацилирование (зарядка) — это катализируемое синтетазой присоединение правильной аминокислоты к ее когнатной тРНК, устанавливающее физическую связь между кодом и белком.

Scope

Эта тема охватывает структуру транспортной РНК — форму клеверного листа и L-образную форму, антикодон и акцепторный конец для аминокислоты — а также аминоацил-тРНК-синтетазы, которые присоединяют правильную аминокислоту к каждой тРНК. В ней рассматривается, как достигается точность аминоацилирования, включая коррекцию ошибок синтетазами, и как антикодон обеспечивает правильное декодирование. Использование рибосомой заряженных тРНК рассматривается в сопутствующих темах.

Core questions

• Какова структура тРНК и как она служит адаптером?
• Как аминоацил-тРНК-синтетаза присоединяет правильную аминокислоту к правильной тРНК?
• Как поддерживается точность аминоацилирования, учитывая химически схожие аминокислоты?
• Как антикодон обеспечивает правильное распознавание кодона во время трансляции?

Key theories

Гипотеза адаптера

Крик предположил, что малые молекулы-адаптеры переносят аминокислоты и распознают кодоны путем спаривания оснований; транспортные РНК являются этими адаптерами, отделяя химию аминокислот от языка нуклеиновых кислот.

Точность аминоацилирования, обеспечиваемая синтетазой

Аминоацил-тРНК-синтетазы распознают как свою аминокислоту, так и свою когнатную тРНК, и многие используют этапы редактирования (коррекции ошибок) для гидролиза неправильно заряженных продуктов, обеспечивая правильное считывание генетического кода на этапе аминоацилирования.

Mechanisms

Транспортная РНК сворачивается в компактную L-образную форму, которая представляет антикодон на одном конце и акцепторный конец для аминокислоты на другом. Аминоацил-тРНК-синтетаза активирует свою специфическую аминокислоту с помощью АТФ и переносит ее на 3'-конец соответствующей тРНК; многие синтетазы обладают отдельным редактирующим сайтом, который гидролизует неправильно присоединенные аминокислоты, повышая точность. Во время трансляции антикодон заряженной тРНК спаривается с кодоном мРНК в рибосомном центре декодирования, доставляя закодированную аминокислоту.

Clinical relevance

Мутации, затрагивающие тРНК или синтетазы, вызывают ряд наследственных заболеваний, а этап аминоацилирования изучается для создания расширенных генетических кодов; представлено как значимость, а не как клиническое руководство.

History

Гипотеза адаптера Крика предсказала существование тРНК до ее биохимической идентификации; Холли определил первую полную последовательность тРНК в середине 1960-х годов, а синтетазы и их редактирующая активность были охарактеризованы позднее, что закрепило роль заряженных тРНК в декодировании.

Key figures

• Francis Crick
• Robert Holley
• Paul Zamecnik

Seminal works

• crick1970
• watson2013

Frequently asked questions

Что значит «зарядить» тРНК?

Присоединить к ней правильную аминокислоту; заряженная, или аминоацилированная, тРНК несет аминокислоту, указанную кодоном, который распознает ее антикодон.

Как клетки избегают присоединения неправильной аминокислоты к тРНК?

Аминоацил-тРНК-синтетазы распознают как аминокислоту, так и тРНК, и многие имеют редактирующий сайт, который разрушает неправильно присоединенные аминокислоты.