Переносящая РНК
-
Структура и функции тРНК
- тРНК состоит из РНК длиной от 76 до 90 нуклеотидов
- Обеспечивает связь между генетическим кодом и аминокислотной последовательностью белков
- Каждый кодон мРНК дополняется антикодоном в тРНК
-
Процесс трансляции
- Информация из ДНК преобразуется в мРНК
- тРНК определяет, какой кодон соответствует какой аминокислоте
- Ковалентное присоединение аминокислоты к тРНК катализируется аминоацил-тРНК-синтетазами
- тРНК с аминокислотами доставляются в рибосому белками-факторами элонгации
-
Структура тРНК
- Первичная структура: акцепторный стержень, хвост CCA, петля D, антикодоновая петля, петля TΨC, переменная петля
- Вторичная структура: структура листа клевера
- Третичная структура: L-образная структура, позволяющая тРНК размещаться в рибосоме
-
Антикодон и его роль
- Антикодон соответствует трем основаниям кодона мРНК
- Каждая тРНК имеет отдельную антикодоновую последовательность
- Антикодоны могут соединяться с несколькими кодонами из-за спаривания колеблющихся оснований
-
Аминоацилирование и его процесс
- Аминоацилирование ковалентно связывает аминокислоту с тРНК
- Аминоацил-тРНК-синтетазы заряжают тРНК определенной аминокислотой
- У некоторых организмов могут отсутствовать аминофосфат-тРНК-синтетазы, что приводит к зарядке тРНК химически родственной аминокислотой
-
Связывание с рибосомой
- Рибосома имеет три участка связывания тРНК: А, Р и Е
- Во время инициации трансляции тРНК связывается с рибосомой в A/T-сайте
- Во время элонгации тРНК связывается в A/A-сайте, а пептидил-тРНК связывается в P/P-сайте
- После завершения цикла тРНК перемещаются в P/P и E/E-сайты, мРНК перемещается на один кодон, и сайт A/T становится свободным
-
Сайт P/I и его роль
- Сайт P/I связывается с аминоацил-тРНК у бактерий с помощью IF2.
- Существование сайта P/I в эукариотических и архейных рибосомах не подтверждено.
-
Гены тРНК
- Количество генов тРНК варьируется у разных организмов.
- У человека 497 ядерных генов тРНК и 324 псевдогена.
- Гены тРНК могут быть сгруппированы в 49 семейств.
-
Эволюция тРНК
- Эукариоты содержат больше генов тРНК, чем бактерии и археи.
- Эволюция числа копий гена тРНК связана с модификациями тРНК.
- Многие виды утратили специфические тРНК, что привело к стратегии колебаний.
-
Гипотетическое происхождение тРНК
- Верхняя половина тРНК могла развиться первой, включая 3′-концевую метку.
- Нижняя половина развилась позже, возможно, в виде расширения.
-
Фрагменты тРНК
- Фрагменты тРНК (TRF) образуются после расщепления зрелых тРНК.
- TRF играют роль в РНК-интерференции и других биологических процессах.
-
Сконструированные тРНК
- Модифицированные тРНК могут использоваться для изменения генетического кода.
- Эксперименты показали, что новые тРНК ортогональны обычному стартовому кодону AUG.
-
Биогенез тРНК
- В эукариотических клетках тРНК транскрибируются РНК-полимеразой III.
- РНК-полимераза III распознает промоторные последовательности 5′-ICR и 3′-ICR.
-
Структура и транскрипция тРНК
- Первый промотор начинается с +8 зрелых тРНК
- Второй промотор расположен на 30-60 нуклеотидов ниже первого
- Транскрипция прекращается после прохождения четырех или более тимидинов
-
Модификации пре-тРНК
- Пре-тРНК претерпевают обширные модификации внутри ядра
- Некоторые пре-тРНК содержат интроны, которые сплайсируются или разрезаются
- У бактерий интроны самосплайсируются, у эукариот и архей удаляются эндонуклеазами
- Эукариотическая пре-тРНК содержит структурный мотив «выпуклость-спираль-выпуклость» (BHB)
-
Удаление интронов и добавление 3′-CCA-хвоста
- 5′-последовательность удаляется РНКазой Р
- 3′-конец удаляется ферментом трнказой Z
- У архей Nanoarchaeum equitans транскрипция начинается с 5′-конца зрелой тРНК
- Нешаблонный 3′-CCA-хвост добавляется нуклеотидилтрансферазой
-
Аминоацилирование и экспорт тРНК
- тРНК подвергаются аминоацилированию перед экспортом в цитоплазму
- Порядок обработки событий не сохраняется, например, у дрожжей сплайсинг осуществляется на цитоплазматической стороне митохондриальных мембран
-
История открытия тРНК
- Существование тРНК было выдвинуто Фрэнсисом Криком как «гипотеза адаптера»
- Пол Си Заметник, Махлон Хогленд и Мэри Луиза Стивенсон открыли тРНК
- Значительные исследования структуры проведены в начале 1960-х годов
- В 1965 году Роберт У. Холли сообщил о первичной структуре и предложил три вторичные структуры
- тРНК была впервые кристаллизована Робертом М. Боком
- Структура листьев клевера была установлена в 1974 году
-
Клиническая значимость
- Вмешательство в аминоацилирование может быть полезным для лечения заболеваний
- Синтез белка, связанный с биологией рака и вирусов, зависит от специфических молекул тРНК
- Ингибирование аминоацилирования определенных видов тРНК считается многообещающим способом лечения заболеваний