| Antikodonkötő domén | |
|---|---|
| leucil-tRNS szintetáz a Thermus thermophilusból | |
| Azonosítók | |
| Szimbólum | Antikodon_1 |
| Pfam | PF08264 |
| InterPro | IPR013155 |
| SCOP | 1ivs |
| SZUPERCSALÁD | 1ivs |
| Elérhető fehérjeszerkezetek | |
| Pfam | szerkezetek |
| EKT | RCSB EKT ; PDBe ; EKTj |
| EKT-összeg | 3D modell |
| Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |
| DALR antikodonkötő domén 1 | |
|---|---|
| arginil-tRNS szintetáz a Thermus thermophilusból | |
| Azonosítók | |
| Szimbólum | DALR_1 |
| Pfam | PF05746 |
| Pfam klán | CL0258 |
| InterPro | IPR008909 |
| SCOP | 1bs2 |
| SZUPERCSALÁD | 1bs2 |
| Elérhető fehérjeszerkezetek | |
| Pfam | szerkezetek |
| EKT | RCSB EKT ; PDBe ; EKTj |
| EKT-összeg | 3D modell |
| Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |
| DALR antikodonkötő domén 2 | |
|---|---|
| A ciszteinil-tRNS szintetáz szerkezete a Cys tRNS-sel komplexben | |
| Azonosítók | |
| Szimbólum | DALR_2 |
| Pfam | PF09190 |
| Pfam klán | CL0258 |
| InterPro | IPR015273 |
| Elérhető fehérjeszerkezetek | |
| Pfam | szerkezetek |
| EKT | RCSB EKT ; PDBe ; EKTj |
| EKT-összeg | 3D modell |
| Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |
Az aminoacil-tRNS szintetáz (ARSase) egy enzim ( szintetáz ), amely katalizálja az aminoacil-tRNS képződését egy bizonyos aminosav és a megfelelő tRNS molekula észterezési reakciójában . Minden proteinogén aminosavhoz legalább egy aminoacil-tRNS szintetáz tartozik.
Az ARSázok biztosítják, hogy a genetikai kód ( tRNS antikodon ) nukleotidhármasai megfeleljenek a fehérjébe inszertált aminosavaknak, és így biztosítják a genetikai információ helyes kiolvasását az mRNS -ből a riboszómák fehérjeszintézise során .
A két reakció általános egyenlete:
аминокислота + тРНК + АТФ → аминоацил-тРНК + АМФ + PPi
Először is, a megfelelő aminosav és ATP kötődik a szintetáz aktív helyéhez . Az ATP három foszfátcsoportjából kettő leszakad, és egy pirofoszfát molekula (PP i ) jön létre, és egy aminosav veszi át a helyét. A kapott vegyület (aminoacil-adenilát) egy aminosavból és egy nagy energiájú kötéssel kovalensen kapcsolt AMP -ből áll . Az ezzel kapcsolatos energia minden további lépéshez elegendő ahhoz, hogy az aminosav elfoglalja a helyét a polipeptidláncban (vagyis a fehérjében ). Az aminoacil-adenilátok instabilak és könnyen hidrolizálódnak, ha disszociálnak a szintetáz aktív helyéről. Amikor az aminoacil-adenilát képződik, a tRNS 3'-vége a szintetáz aktív központjához kötődik , amelynek antikodonja az e szintetáz által aktivált aminosavnak felel meg. Megtörténik az aminosav-maradék átvitele az aminoacil-adenilátról a ribóz 2'- vagy 3'-OH csoportjába, amely a tRNS adenin 3'-végén az utóbbi része . Így aminoacil-tRNS szintetizálódik, azaz kovalensen kapcsolódó aminosav-maradékot hordozó tRNS . Ebben az esetben csak AMP marad az aminoacil-adenilátból . Mind az aminoacil-tRNS, mind az AMP felszabadul az aktív helyről.
A 20 aminoacil-tRNS szintetáz mindegyikének mindig csak a saját aminosavát kell a tRNS -hez kapcsolnia , és a 20 proteinogén aminosav közül csak egyet kell felismernie, és nem köthet más hasonló molekulákat, amelyek a sejt citoplazmájában találhatók. Az aminosavak mérete sokkal kisebb, mint a tRNS , felépítésük mérhetetlenül egyszerűbb, így felismerésük sokkal nagyobb probléma, mint a kívánt tRNS felismerése . A valóságban előfordulnak hibák, de szintjük nem haladja meg az egyet 10 000-100 000 szintetizált aminoacil-tRNS-re [1] .
Egyes aminosavak nagyon kis mértékben különböznek egymástól, például csak egy metilcsoportban ( izoleucin és valin , alanin és glicin ) különböznek egymástól. Ilyen esetekben számos aminoacil-tRNS szintetázban olyan mechanizmusok alakultak ki, amelyek szelektíven hasítják a hibásan szintetizált termékeket. Felismerésük és hidrolízisük folyamatát szerkesztésnek nevezzük. Az aminoacil-adenilát szelektív hasítását transzfer előtti szerkesztésnek nevezzük, mivel ez az aminosavmaradék tRNS -be való átvitele előtt történik , a kész aminoacil-tRNS hasítását pedig transzfer utáni szerkesztésnek nevezzük. Az átvitel előtti szerkesztés jellemzően ugyanazon az aktív helyen történik, mint az aminoacilezés. Az átvitel utáni szerkesztés megköveteli, hogy az aminoacil-tRNS 3'-vége a hozzá kapcsolódó aminosavmaradékkal belépjen az aminoacil-tRNS szintetáz második aktív központjába, a szerkesztő helyre. Nem minden aminoacil-tRNS szintetáz rendelkezik ezzel a második aktív hellyel, de azokban, amelyekben van, az enzimgömb egy külön doménjében található. Vannak szabadon lebegő enzimek is, amelyek részt vesznek az átvitel utáni szerkesztésben. A hidrolízis után a leválasztott aminosav és a tRNS (vagy aminosav és AMP) felszabadul az oldatba [2] .
Az összes aminoacil-tRNS szintetáz két ősi formából származik, és a szerkezeti hasonlóság alapján két osztályba sorolhatók. Ezek az osztályok különböznek a domén szerveződésében, a fő (aminoacilező) domén szerkezetében , valamint a tRNS kötődési és aminoacilezési módjában. [3]
Az első osztályba tartozó aminoacil-tRNS szintetázok olyan enzimek, amelyek az aminosav-maradékot a ribóz 2'-OH csoportjába viszik át; a második osztály - enzimek, amelyek az aminosav-maradékot a tRNS terminális ribózának 3'-OH csoportjába továbbítják.
Az 1. osztályba tartozó aminoacil-tRNS szintetázok aminoacilező doménjét az úgynevezett Rossmann-redő alkotja , amely párhuzamos β-lapon alapul. Az 1. osztályba tartozó enzimek a legtöbb esetben monomerek. Aminoacileznek a 76. adenozin tRNS-t a 2'-OH csoportnál.
A 2. osztályba tartozó enzimek antiparallel β-lapot tartalmaznak az aminoacilező domén szerkezetének alapján. Általában dimerek, azaz kvaterner szerkezetűek. A fenilalanil-tRNS szintetáz kivételével mindegyik aminoacilálja a 76. adenozin tRNS-t a 3'-OH csoportnál.
Aminosavak az aminoacil-tRNS szintetázok osztályai szerint:
A lizin aminosav esetében mindkét osztályba tartoznak aminoacil-tRNS szintetázok.
Mindegyik osztály 3 alosztályra oszlik - a, b és c a szerkezeti hasonlóság szerint. Az azonos specifitású aminoacil-tRNS szintetázok (pl. prolil-tRNS szintetáz) gyakran jelentősen eltérnek egymástól baktériumokban, archaebaktériumokban és eukariótákban. Az egyik specifitású enzimek azonban szinte mindig jobban hasonlítanak egymáshoz, mint más specifitású enzimekhez. A kivétel két különböző lizil-tRNS szintetáz, amelyek közül az egyik az 1. osztályba, a másik a 2. osztályba tartozik.
| KF | Enzim | Aminosav | Gene , Homo sapiens |
|---|---|---|---|
| 6.1.1.1 | tirozil-tRNS szintetáz | tirozin | YARS |
| 6.1.1.2 | triptofenil-tRNS szintetáz | triptofán | HÁBORÚK |
| 6.1.1.3 | treonil-tRNS szintetáz | treonin | TARS |
| 6.1.1.4 | leucil-tRNS szintetáz | leucin | LARS |
| 6.1.1.5 | izoleucil-tRNS szintetáz | izoleucin | IARS |
| 6.1.1.6 | lizil-tRNS szintetáz | lizin | KARS |
| 6.1.1.7 | alanin-tRNS szintetáz | alanin | AARS |
| 6.1.1.9 | valil-tRNS szintetáz | valin | VARS |
| 6.1.1.10 | metionil-tRNS szintetáz | metionin | MARS |
| 6.1.1.11 | szeril-tRNS szintetáz | szerin | SARS |
| 6.1.1.12 | aszpartil-tRNS szintetáz | aszpartát | DARS |
| 6.1.1.14 | glicil-tRNS szintetáz | glicin | GARS |
| 6.1.1.15 | prolil-tRNS szintetáz, glutamil-prolil-tRNS szintetáz | prolin | PARS2 , EPRS1 |
| 6.1.1.16 | ciszteil-tRNS szintetáz | cisztein | AUTÓK |
| 6.1.1.17 | glutamil-tRNS szintetáz, glutamil-prolil-tRNS szintetáz | glutamát | EARS2 , EPRS1 |
| 6.1.1.18 | glutaminil-tRNS szintetáz | glutamin | QRS |
| 6.1.1.19 | arginil-tRNS szintetáz | arginin | RARS |
| 6.1.1.20 | fenilalanil-tRNS szintetáz | fenilalanin | FARSA , FARSB |
| 6.1.1.21 | hisztidil-tRNS szintetáz | hisztidin | HARS |
| 6.1.1.22 | aszparaginil-tRNS szintetáz | aszparagin | NARS |
| 6.1.1.23 | aszpartil-tRNS-Asn szintetáz | aszpartát | egyetlen embernek sincs |
| 6.1.1.24 | glutamil-tRNS-Gln szintetáz | glutamát | egyetlen embernek sincs |
| 6.1.1.26 | pirrolizil-tRNS-Pyl szintetáz | pirrolizin | egyetlen embernek sincs |
| 6.1.1.27 | O-foszfo-L-szeril-tRNS szintetáz | O-foszfo-L-szerin | egyetlen embernek sincs |
Minden aminoacil-tRNS szintetáz molekula két fő doménből áll - az aminoacilező doménből, amelyben az aktív centrum található és a reakciók végbemennek, valamint az antikodonkötő doménből, amely felismeri a tRNS antikodon szekvenciáját. Gyakran találnak szerkesztődoméneket is, amelyek a rossz aminosav-maradékot hordozó aminoacil-tRNS-ek és más domének hidrolízisére szolgálnak [4] .
A fehérje előtti életben ( RNS-világ ) az aminoacil-tRNS-szintetázok funkcióját nyilvánvalóan ribozimek , vagyis katalitikus tulajdonságokkal rendelkező RNS-molekulák látták el. Jelenleg az ilyen molekulákat a laboratóriumban a „ kémcsőben történő evolúció ” [5] módszerével állítják elő újra . A fehérjeszintézis apparátusának fő elemeinek kialakulása után a tRNS aminoacilezési funkciója átkerült a fehérjemolekulákra, két ősi szekvenciára emelkedve. Kezdetben ezek az enzimek csak egy aminoacilező doménből álltak. A genetikai kód fejlődésével az aminoacil-tRNS szintetázok sokfélesége nőtt, és megnőtt a specifitásukra vonatkozó követelmények. Ez további tartományok beépítéséhez vezetett a szerkezetükbe. Az aminoacil-tRNS szintetázok primer szekvenciája evolúciójuk során igen jelentős eltéréseket mutatott, ami azonban nem akadályozott meg bennünket abban, hogy mind az elsődleges szekvencia, mind a tercier (térbeli) struktúra homológiáját detektáljuk az egyes osztályokon belül [4] .
A mutáns aminoacil-tRNS szintetázokat és tRNS-eket arra használják, hogy olyan aminosavakat építsenek be a fehérjékbe, amelyeket a genetikai kód nem biztosít [6] .