Aminoacil-tRNA – Wikipedia


Un amminoacil-tRNA, con il tRNA sopra la freccia e un amminoacido generico sotto la freccia. La maggior parte della struttura del tRNA viene mostrata in modo semplificato e colorato modello ball-and-stick; l’adenosina terminale e l’amminoacido sono mostrati come formule strutturali. La freccia indica il legame estere tra l’amminoacido e il tRNA.

Aminoacil-tRNA (Anche aa-tRNA O tRNA carico) È tRNA a cui è affine amminoacido è legato chimicamente (caricato). L’aa-tRNA, insieme al particolare fattori di allungamentoconsegnare l’amminoacido al ribosoma per l’inserimento nel polipeptide catena che viene prodotta durante la traduzione.

Da solo, un amminoacido non è il substrato necessario per consentire la formazione di legami peptidici all’interno di una catena polipeptidica in crescita. Invece, gli amminoacidi devono essere “caricati” o amminoacilati con un tRNA per formare il rispettivo aa-tRNA.(1) Ogni amminoacido ha la sua specificità aminoacil-tRNA sintetasi, che viene utilizzato per legarsi chimicamente al tRNA a cui è specifico o, in altre parole, “affine”. L’accoppiamento di un tRNA con il suo amminoacido affine è cruciale, poiché garantisce che solo il particolare amminoacido che corrisponde all’anticodone del tRNA e, a sua volta, corrisponde al codone del tRNA. mRNAviene utilizzato durante la sintesi proteica.

Al fine di prevenire errori traduzionali, in cui l’amminoacido sbagliato viene incorporato nella catena polipeptidica, l’evoluzione ha previsto funzionalità di correzione di bozze delle aa-tRNA sintetasi; questi meccanismi assicurano il corretto accoppiamento di un amminoacido al suo tRNA affine.(2) Gli amminoacidi che vengono misacilati con il substrato tRNA appropriato subiscono idrolisi attraverso i meccanismi di deacilazione posseduti dalle aa-tRNA sintetasi.(3)

A causa della degenerazione del codice genetico, più tRNA avranno lo stesso amminoacido ma anticodoni diversi. Questi diversi tRNA sono chiamati isoaccettori. In determinate circostanze, gli amminoacidi non affini verranno caricati, determinando un tRNA caricato in modo errato o misaminoacilato. Questi tRNA caricati in modo errato devono essere idrolizzati per prevenire una sintesi proteica errata.

Mentre l’aa-tRNA serve principalmente come collegamento intermedio tra il filamento codificante l’mRNA e la catena polipeptidica codificata durante la sintesi proteica, si è scoperto anche che l’aa-tRNA ha funzioni in molte altre vie biosintetiche. Si è scoperto che gli aa-tRNA funzionano come substrati nelle vie biosintetiche per le pareti cellulari, gli antibiotici, i lipidi e la degradazione delle proteine.

Resta inteso che gli aa-tRNA possono funzionare come donatori di aminoacidi necessari per la modifica dei lipidi e la biosintesi degli antibiotici. Ad esempio, i cluster di geni biosintetici microbici possono utilizzare aa-tRNA nella sintesi di peptidi non ribosomiali e altri metaboliti contenenti aminoacidi.(4)

Sintesi(modificare)

L’amminoacil-tRNA viene prodotto in due fasi. Innanzitutto, l’adenilazione dell’amminoacido, che forma l’amminoacil-AMP:

Aminoacido + ATP → Aminoacil-AMP + PPio

In secondo luogo, il residuo aminoacidico viene trasferito al tRNA:

Aminoacil-AMP + tRNA → Aminoacil-tRNA + AMP

La reazione netta complessiva è:

Aminoacido + ATP + tRNA → Aminoacil-tRNA + AMP + PPio

La reazione netta è energeticamente favorevole solo perché il pirofosfato (PPi) viene successivamente idrolizzato. L’idrolisi del pirofosfato in due molecole di fosfato inorganico (Pi) è una reazione altamente favorevole dal punto di vista energetico e guida le altre due reazioni. Insieme, queste reazioni altamente esergoniche avvengono all’interno dell’amminoacil-tRNA sintetasi specifica per quell’amminoacido.(5)(6)

Stabilità e idrolisi(modificare)

La ricerca sulla stabilità degli aa-tRNA dimostra che il legame acilico (o estere) è il fattore di conferimento più importante, al contrario della sequenza del tRNA stesso. Questo legame è un legame estere che lega chimicamente il gruppo carbossilico di un amminoacido al gruppo terminale 3′-OH del suo tRNA affine.(7) È stato scoperto che la porzione amminoacidica di un dato aa-tRNA ne garantisce l’integrità strutturale; la porzione tRNA determina, per la maggior parte, come e quando l’amminoacido verrà incorporato in una catena polipeptidica in crescita.(8)

I diversi aa-tRNA hanno costanti di velocità pseudo-primo ordine variabili per l’idrolisi del legame estere tra l’amminoacido e il tRNA.(9) Tali osservazioni sono dovute, principalmente, agli effetti sterici. L’impedimento sterico è fornito da specifici gruppi di catene laterali di amminoacidi, che aiutano a inibire gli attacchi intermolecolari all’estere carbonilico; questi attacchi intermolecolari sono responsabili dell’idrolisi del legame estere.

Gli amminoacidi ramificati e alifatici (valina e isoleucina) dimostrano di generare gli aminoacil-tRNA più stabili durante la loro sintesi, con emivite notevolmente più lunghe rispetto a quelli che possiedono una bassa stabilità idrolitica (ad esempio, la prolina). L’ingombro sterico degli amminoacidi valina e isoleucina è generato dal gruppo metilico sul carbonio β della catena laterale. Nel complesso, la natura chimica dell’amminoacido legato è responsabile della determinazione della stabilità dell’aa-tRNA.(10)

È stato dimostrato che l’aumento della forza ionica derivante dai sali di sodio, potassio e magnesio destabilizza il legame acilico aa-tRNA. L’aumento del pH destabilizza anche il legame e modifica la ionizzazione del gruppo amminico del carbonio α dell’amminoacido. Il gruppo amminico carico può destabilizzare il legame aa-tRNA tramite l’effetto induttivo.(11) È stato dimostrato che il fattore di allungamento EF-Tu stabilizza il legame impedendo l’idrolisi dei legami acilici deboli.(12)

Nel complesso, l’effettiva stabilità del legame estere influenza la suscettibilità dell’aa-tRNA all’idrolisi all’interno del corpo a pH fisiologico e concentrazioni di ioni. È termodinamicamente favorevole che il processo di amminoacilazione produca una molecola stabile di aa-tRNA, garantendo così l’accelerazione e la produttività della sintesi polipeptidica.(13)

Targeting antidroga(modificare)

Alcuni antibiotici, come tetraciclineimpediscono all’aminoacil-tRNA di legarsi al subunità ribosomiale In procarioti. Resta inteso che le tetracicline inibiscono l’attaccamento dell’aa-tRNA all’interno del sito accettore (A) dei ribosomi procariotici durante la traduzione. Le tetracicline sono considerate agenti antibiotici ad ampio spettro; questi farmaci mostrano la capacità di inibire la crescita di batteri sia gram-positivi che gram-negativi, così come di altri microrganismi atipici.

Inoltre, la proteina TetM (P21598) consente alle molecole di aminoacil-tRNA di legarsi al sito accettore ribosomiale, nonostante siano concentrate con tetracicline che tipicamente inibirebbero tali azioni. La proteina TetM è considerata una proteina di protezione ribosomiale, esibendo un’attività GTPasi che dipende dai ribosomi. La ricerca ha dimostrato che in presenza di proteine ​​TetM, le tetracicline vengono rilasciate dai ribosomi. Pertanto, ciò consente il legame dell’aa-tRNA al sito A dei ribosomi, poiché non è più precluso dalle molecole di tetraciclina.(14) TetO è simile al 75% a TetM ed entrambi hanno una somiglianza del 45% circa EF-G. La struttura di TetM in complesso con Escherichia coli il ribosoma è stato risolto.(15)

Guarda anche(modificare)

Riferimenti(modificare)

  1. ^ Peacock JR, Walvoord RR, Chang AY, Kozlowski MC, Gamper H, Hou YM (giugno 2014). “Stabilità aminoacido-dipendente del legame acilico nell’amminoacil-tRNA”. RNA. 20 (6): 758–64. doi:10.1261/rna.044123.113. PMC 4024630. PMID 24751649.
  2. ^ Kelly P, Ibba M (gennaio 2018). “Il controllo di qualità dell’aminoacil-tRNA fornisce una soluzione rapida per discriminare il giusto dallo sbagliato”. Giornale di biologia molecolare. 430 (1): 17-19. doi:10.1016/j.jmb.2017.10.025. PMID 29111345.
  3. ^ Francklyn CS, Mullen P (aprile 2019). “Progressi e sfide nelle terapie basate sull’aminoacil-tRNA sintetasi”. Il giornale di chimica biologica. 294 (14): 5365–5385. doi:10.1074/jbc.REV118.002956. PMC 6462538. PMID 30670594.
  4. ^ Ulrich EC, van der Donk WA (dicembre 2016). “Apparizioni cameo di aminoacil-tRNA nella biosintesi di prodotti naturali”. Opinione corrente in biologia chimica. 35: 29–36. doi:10.1016/j.cbpa.2016.08.018. PMC 5161580. PMID 27599269.
  5. ^ Swanson R, Hoben P, Sumner-Smith M, Uemura H, Watson L, Söll D (dicembre 1988). “L’accuratezza dell’aminoacilazione in vivo richiede un adeguato equilibrio tra tRNA e aminoacil-tRNA sintetasi”. Scienza. 242 (4885): 1548–51. Codice Bib:1988Sci…242.1548S. doi:10.1126/scienza.3144042. PMID 3144042.
  6. ^ McClain WH (novembre 1993). “Regole che governano l’identità del tRNA nella sintesi proteica”. Giornale di biologia molecolare. 234 (2): 257–80. doi:10.1006/jmbi.1993.1582. PMID 8230212.
  7. ^ Kelly P, Ibba M (gennaio 2018). “Il controllo di qualità dell’aminoacil-tRNA fornisce una soluzione rapida per discriminare il giusto dallo sbagliato”. Giornale di biologia molecolare. 430 (1): 17-19. doi:10.1016/j.jmb.2017.10.025. PMID 29111345.
  8. ^ Francklyn CS, Mullen P (aprile 2019). “Progressi e sfide nelle terapie basate sull’aminoacil-tRNA sintetasi”. Il giornale di chimica biologica. 294 (14): 5365–5385. doi:10.1074/jbc.REV118.002956. PMC 6462538. PMID 30670594.
  9. ^ Hentzen D, Mandel P, Garel JP (ottobre 1972). “Relazione tra stabilità dell’amminoacil-tRNA e l’amminoacido fisso”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Acidi nucleici e sintesi proteica. 281 (2): 228–32. doi:10.1016/0005-2787(72)90174-8. PMID 4629424.
  10. ^ Kelly P, Ibba M (gennaio 2018). “Il controllo di qualità dell’aminoacil-tRNA fornisce una soluzione rapida per discriminare il giusto dallo sbagliato”. Giornale di biologia molecolare. 430 (1): 17-19. doi:10.1016/j.jmb.2017.10.025. PMID 29111345.
  11. ^ Schuber F, Pinck M (maggio 1974). “Sulla reattività chimica del legame estere amminoacil-tRNA. I. Influenza del pH e natura del gruppo acilico sulla velocità di idrolisi”. Biochimica. 56 (3): 383–90. doi:10.1016/S0300-9084(74)80146-X. PMID 4853442.
  12. ^ Peacock JR, Walvoord RR, Chang AY, Kozlowski MC, Gamper H, Hou YM (giugno 2014). “Stabilità aminoacido-dipendente del legame acilico nell’amminoacil-tRNA”. RNA. 20 (6): 758–64. doi:10.1261/rna.044123.113. PMC 4024630. PMID 24751649.
  13. ^ Peacock JR, Walvoord RR, Chang AY, Kozlowski MC, Gamper H, Hou YM (giugno 2014). “Stabilità aminoacido-dipendente del legame acilico nell’amminoacil-tRNA”. RNA. 20 (6): 758–64. doi:10.1261/rna.044123.113. PMC 4024630. PMID 24751649.
  14. ^ Chopra I, Roberts M (giugno 2001). “Antibiotici tetraciclinici: meccanismo d’azione, applicazioni, biologia molecolare ed epidemiologia della resistenza batterica”. Recensioni di microbiologia e biologia molecolare. 65 (2): 232–60, seconda pagina, indice. doi:10.1128/MMBR.65.2.232-260.2001. PMC 99026. PMID 11381101.
  15. ^ Arenz, S; Nguyen, F; Beckmann, R; Wilson, DN (28 aprile 2015). “Struttura Cryo-EM della proteina di resistenza alla tetraciclina TetM in complesso con un ribosoma traslante con una risoluzione di 3,9 Å”. Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze degli Stati Uniti d’America. 112 (17): 5401–6. Codice Bib:2015PNAS..112.5401A. doi:10.1073/pnas.1501775112. PMC 4418892. PMID 25870267.




Source link

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Torna in alto