Aminoacyl-tRNA syntetáza

Technology

12 hours ago

Author

Aminoacyl-tRNA syntetáza je enzymová skupina, která je zodpovědná za navázání aminokyseliny na specifickou transferovou RNA (tRNA), čímž vytváří aminokyselinoacyl-tRNA komplex. Tento komplex je klíčový pro syntézu bílkovin, která se odehrává v ribozomech. Existuje 20 různých aminoacyl-tRNA syntetáz, přičemž každá z nich je specializovaná na jednu konkrétní aminokyselinu. Tyto enzymy mají specifické vazebné místo pro danou aminokyselinu a tRNA, čímž zajišťují přesnou správnost kódování tRNA. Proces navázání aminokyseliny na tRNA je složitý a probíhá ve dvou krocích. Nejprve se aminokyselina naváže na specifickou syntetázu, přičemž je potřeba energie z ATP. Následně se syntetáza spojí s odpovídající tRNA, která nese antisense (komplementární) kodon k aminokyselině. Toto spojení je také energeticky náročné a zahrnuje hydrolyzu ATP. Na konci tohoto procesu je tRNA vázaná na aminokyselinu a je připravená k účasti v procesu translace. Aminoacyl-tRNA syntetázy jsou tedy nezbytné pro správnou syntézu bílkovin a chyby v jejich funkci mohou vést k vážným genetickým onemocněním. Studium těchto enzymů a jejich interakce s tRNA a aminokyselinami je důležité nejen pro pochopení molekulární genetiky, ale také pro výzkum léčby různých chorob souvisejících s poruchami bílkovin.

Aminoacyl-tRNA syntetáza (aaRS) je enzym ze skupiny ligáz, který umožňuje navázání jedné z dvaceti proteinogenních aminokyselin na příslušnou molekulu transferové RNA (tRNA).

Mechanismus

Enzym katalyzuje nejprve navázání aminokyseliny k adenosintrifosfátu (ATP), čímž se aktivuje a vzniká tzv. aminoacyl-adenylát. +more Tento přechodný produkt je tedy v tuto chvíli složen z řetězce tRNA, na jehož 3' konci je připojen adenosin. Aminoacyl-adenylát je následně aktivitou stejného enzymu připojen přes karboxylovou skupinu aminokyseliny k 2' nebo 3' hydroxylové skupině koncového adenosinu tRNA molekuly, čímž vzniká tzv. aminoacyl-tRNA. Ta putuje na A-místo ribozomu, tedy na místo translace (syntézy proteinů z aminokyselin).

Aminoacyl-tRNA syntetáz je typicky dvacet druhů, což je v přesné shodě s počtem proteinogenních aminokyselin. Znamená to, že každá aminokyselina má vyhrazen jeden typ aminoacyl-tRNA syntetázy, jenž umožňuje její navázání s konkrétní tRNA. +more To je nutné pro správné rozluštění genetického kódu na ribozomu, tzn. aby byly podle informace na vlákně mRNA na ribozomu správně poskládány bílkoviny. Někdy jsou aminokyseliny velmi podobné stavby a aminoacyl-tRNA syntetázy tedy musí být při své činnosti velmi přesné: například leucin a valin se liší pouze jednou methylenovou skupinou a snadno by mohlo dojít k chybě. Kdyby k tomu došlo, mnohé aminoacyl-tRNA syntetázy mají ještě pojistku: jsou totiž schopné tuto chybu opravit a následně dosadit na tRNA správnou aminokyselinu. Díky tomu je chybovost pouze asi 1/3 000.

Další funkce

Některé enzymy ze skupiny aminoacyl-tRNA syntetáz jsou schopné donedávna netušených funkcí. Samostatnou kapitolou je selenocystein-tRNA syntetáza, která je schopná na kodon UGA (normálně stopkodon) přidat aminokyselinu selenocystein, která tak může být označena za jistou „21. +more aminokyselinu“. Tato reakce se děje při přítomnosti jisté „selenocysteinové“ sekvence v blízkosti UGA kodonu. Druhou výjimkou (22. aminokyselinou) je pyrolysin, který má rovněž speciální pyrolysyl-tRNA syntetázu.

V mitochondriích hub navozují některé aminoacyl-tRNA syntetázy splicing. Bakteriální threonyl-tRNA syntetázy zase regulují svou vlastní transkripci vazbou na příslušný úsek DNA. +more Některé další jsou schopné u eukaryot stimulovat například angiogenezi či aktivitu imunitního systému.