10.5: тРНК - досить дивні качки
- Page ID
- 3725
У прокаріотів тРНК можна знайти або як окремі гени, або як частини оперонів, які також можуть містити комбінації мРНК або РРНК. У будь-якому випадку, будь то з одного гена, або після початкового розщеплення для відділення стенограми тРНК від решти стенограми, отримана пре-тРНК має N-кінцевий лідер (41 nt в E. coli), який висікається РНК П. Це розщеплення є універсальним для будь-якої прокаріотичної тРНК. Після цього існують варіації незначних висічень, що здійснюються різними нуклеазами, які виробляють тРНК в кінцевій довжині, хоча і не її зрілої послідовності, як ми побачимо в декількох абзацах.
Еукаріотична пре-тРНК (транскрибується РНК-полімеразою III) аналогічно має N-кінцевий лідер, видалений РНК П. На відміну від прокаріота, довжина може варіюватися між різними тРНК одного виду. Деякі транскрипти до тРНК еукаріотичних також містять інтрони, особливо в антикодонній петлі, які повинні бути зрощені, щоб тРНК нормально функціонувала. Ці інтрони відрізняються від самостійного зрощування або сплайцеосом - сплайсингованих стенограми, обговорюваних у розділі транскрипції. Тут функція зрощування здійснюється не рибозимами, а звичайними (білковими) ферментами. Цікаво, що RNaSep також видаляє послідовність 3 'з попередньої ТРНК, але потім ще одна послідовність 3' додається знову. Цей новий 3' кінець завжди CCA, і додається трьома послідовними раундами з тРНК нуклеотидилтрансферазою.
Коли була введена РНК, було відзначено, що, хоча вона надзвичайно схожа на ДНК за багатьма пунктами, вона, як правило, є одноланцюговою, і ця властивість, поєднана з можливістю додаткового спарювання основи всередині нитки, дозволяє їй робити щось набагато інше, ніж дволанцюгова ДНК: вона може утворювати дуже складний вторинні споруди. Одним з найпростіших і наочних прикладів цього є тРНК, яка залежить від її конформації для виконання своєї клітинної функції. Прототипова діаграма тРНК у формі конюшини показана\(\PageIndex{2}\) на малюнку зліва, з 3D-моделлю, отриманою з рентгенівських кристалографічних даних праворуч. Як бачите, повністю розплетена форма має чотири стовбурові петлі «руки» з амінокислотою, прикріпленою до плеча акцептора, який знаходиться на протилежній стороні тРНК від антикодонового плеча, де тРНК повинна збігатися з кодоном мРНК під час трансляції. Приблизно перпендикулярно осі акцептора-антикодона знаходяться плече D і плече TyC. У деяких ТРНК насправді є п'ять загальних рук з дуже короткою петлею між TyC і антикодоном зброї. Рукоподібні структури стебла і петлі утворені двома областями сильної комплементарності (стебла, основа-парні разом), перериваються короткою некомплементарной послідовністю (петлею). Загалом, руки використовуються для правильного розташування тРНК всередині рибосоми, а також розпізнавання кодону мРНК і введення правильної амінокислоти.
Коли настає час співставити тРНК свій антикодон з кодоном на мРНК, код не дотримується «на букву», якщо ви помилуєте каламбур. Існує явище під назвою «коливання», при якому кодон-антикодоновий збіг дозволений і стабілізується для перекладу, навіть якщо нуклеотид у третій позиції не є доповнюючим. Хитання може статися, оскільки конформація тРНК дозволяє трохи гнучкості до цього положення антикодону, дозволяючи H-зв'язкам утворюватися там, де вони зазвичай цього не роблять. Однак це не універсальне явище: воно застосовується лише до ситуацій, коли U або G знаходиться в першій позиції антикодону (відповідність третьому положенню кодону). Після конвенції послідовностей нуклеїнових кислот послідовність завжди записується від 5 'до 3', хоча в разі узгодження кодон-антикодон нитки мРНК і тРНК є антипаралельними:
Окрім того, що їм дозволяється трохи коливатися в додатковому сполученні основи, молекули тРНК мають ще одну особливість. Після того, як спочатку включена в тРНК за допомогою звичайної транскрипції, відбувається велика модифікація деяких основ тРНК. Це впливає як на пурини, так і піримідини, і може варіюватися від простих добавок, таких як метилювання або велика перебудова самого цукрового скелета, як при перетворенні гуанозину в віозин (W). На сьогоднішній день каталогізовано понад 50 різних модифікацій. Ці модифікації можуть бути майже універсальними, наприклад, дигідроуридин (D), виявлений у циклі тРНК D, або більш специфічними, наприклад, перетворення G до W, що зустрічається переважно в trNaPhe певних видів (приклади були виявлені як у прокаріотичних, так і в еукаріотичних видах). Цілих 10% основ в тРНК можуть бути модифіковані. Природно, зміни цукрової основи нуклеотидів також можуть змінити характеристики сполучення основи. Наприклад, одна загальна модифікована основа, інозин, може доповнювати U, C або A. Це аберрантне взаємодоповнююче базове сполучення може бути рівним серед основ жениха, або воно може бути упередженим, як у випадку 5-метоксюрідину, який може розпізнавати A, G або U, але визнання U є поганим.
Зарядка тРНК
Знання генетичного коду напрошується питання: як правильно амінокислота прикріплюється до будь-якої даної тРНК? Клас ферментів, які називаються аміноацильними тРНК синтетазами, відповідають за розпізнавання як специфічної тРНК, так і специфічної амінокислоти, зв'язуючи АТФ для енергії, а потім з'єднуючи їх разом (іноді їх називають «зарядкою тРНК») з гідролізом АТФ. Специфічність є складним завданням для синтетази, оскільки амінокислоти побудовані з одного хребта і настільки схожі за масою. Розрізняти молекули тРНК легше, оскільки вони більші, а їх вторинні структури також дозволяють збільшити варіацію і, отже, більшу легкість дискримінації. Існує також вбудований механізм коректури перед приєднанням, оскільки молекули тРНК, які добре підходять до синтетази (тобто правильні) довше підтримують контакт і дозволяють протікати реакції, тоді як погано підібрані та неправильні молекули тРНК, швидше за все, роз'єднуються з синтетази, перш ніж вона спробує приєднати амінокислоту.
Зарядка аміноацилтнтетази тРНК своєю амінокислотою вимагає енергії. Синтетаза спочатку пов'язує молекулу АТФ і відповідну амінокислоту, які реагують, в результаті чого утворюється аміноацил-аденілат і пірофосфат. PP i звільняється, і синтетаза тепер зв'язується з належною тРНК. Нарешті, амінокислота переноситься в тРНК. Залежно від класу синтетази амінокислота може приєднуватися до 2'-ОН терміналу A (клас I) або до 3'-OH терміналу А (клас II) тРНК. PhE-тРНК синтетаза є винятком: це структурно фермент класу II, але переносить Phe на 2'-OH. Зверніть увагу, що амінокислоти, перенесені на 2'-OH, незабаром переміщуються до 3'-OH в будь-якому випадку через реакцію переетерифікації.