TRNA

Úr Wikipediu, frjálsa alfræðiritinu
Stökkva á: flakk, leita
Víxlverkun tRNA og mRNA við prótínmyndun.

Tilfærslu ríbósa kjarnsýra (skammstafað tRKS eða tRNA) er lítil RNA sameind (oftast um 74-95 kirni) sem flytur ákveðna amínósýrunetkorni þar sem því er skeytt við vaxandi fjölpeptíðkeðju við nýmyndun prótína á meðan á þýðingu DNA stendur. Amínósýrurnar festast á 3'-enda sameindarinnar með samgildu tengi, sem hvatað er af amínóasýl tRNA synthetasa. Sameindin inniheldur einnig þriggja kirna svæði sem kallast andtákni, en hann parast við samsvarandi þriggja basa tákna á mRNA. Hver einstök gerð tRNA sameindanna getur aðeins tengst einni gerð amínósýra, en þar sem flestar amínósýrur hafa fleiri en einn tákna í erfðatáknrófinu geta t-RNA sameindir með mismunandi andtákna tengst sömu amínósýrunum.

Bygging[breyta]

Bygging tRNA. CCA hali er appelsínugulur, Viðtakastilkur er fjólublár, D stilkur er rauður, andtáknastilkur er blár og inniheldur andtákna sem er svartur, T stilkur er grænn.

tRNA hefur fyrsta stigs byggingu, annars stigs byggingu (“smáralaga” bygging) og þriðja stigs byggingu (allar tRNA sameindir hafa svipaða L-laga þrívíddarbyggingu svo þær passi í P og A set netkornsins. Gormlaga RNA þráðurinn pakkast á þann hátt að “smáralaga” byggingin verður L-laga í þrívídd, en sú lögun er algeng þriðja stigs bygging RNA.

  1. 5'-enda fosfat hópur.
  2. Viðtakastilkurinn er 7 basapara (bp) stilkur sem verður til við pörun 5'-enda kirnanna við 3'-enda kirnin (sem innihalda CCA 3'-enda hópinn sem tengist amínósýrunni). Viðtakastilkurinn getur innihaldið basapör sem tengjast á óhefðbundinn (non-Watson-Crick) máta.
  3. CCA halinn er myndaður úr cýtósín-cýtósín-adenósín röð á 3'-enda tRNA sameindarinnar. Þessi röð gerir ensímum sem gegna mikilvægu hlutverki við þýðinguna kleift að þekkja tRNA sameindina. Í dreifkjörnungum er CCA röðin umrituð. Í heilkjörnungum er CCA röðinni bætt á við verkun tRNA sameindarinnar og er því ekki til staðar í tRNA geninu.
  4. D stilkurinn er 4 bp stilkur sem endar í lykkju sem inniheldur oft díhýdróúridín.
  5. Andtáknastilkurinn er 5 bp stilkur, en lykkjan á honum inniheldur andtáknann. Hann inniheldur einnig Y sem táknar breytt púrín kirni.
  6. T stilkurinn er 5 bp stilkur sem inniheldur basaröðina TΨC þar sem Ψ stendur fyrir pseudóúridín.
  7. Basar sem hefur verið breytt, einkum með metýleringu finnast á nokkrum stöðum utan andtáknans. Fyrsti basanum í andtáknanum er stundum breytt í ínósín (afleiðu adeníns) eða pseudóúridín (afleiðu úrasíls).

Andtákni[breyta]

Andtákni[1] er röð þriggja kirna sem samsvara hinum þremur bösum mRNA táknanna. Hvert tRNA inniheldur einn ákveðinn andtákna sem getur parast við einn eða fleiri tákna fyrir amínósýru. Til dæmis er tákninn fyrir lýsín AAA og samsvarandi andtákni lýsín tRNA er UUU. Sumir andtáknar geta parast við fleiri en einn tákna vegna þess sem kallað hefur verið reikipörun. Fyrsta kirnið í andtáknanum er oft annað tveggja kirna sem ekki finnast í mRNA; ínósín eða pseudóúridín, sem geta myndað vetnistengi við fleiri en einn basa í samsvarandi tákna. Algengt er að ein amínósýra sé táknuð með öllum fjórum kirnunum í 3. sæti táknans, eða a.m.k. báðum pýrimídín bösunum. Þannig er amínósýran glýsín táknuð með GGU, GGC, GGA og GGG í erfðatáknrófinu.

Ef hver tákni sem skráir fyrir amínósýru hefði sína tRNA sameind þyrfti 61 mismunandi tRNA sameind í hverri frumu. Margar frumur innihalda þó færri en 61 gerð tRNA sameinda þar sem reikipörunin gerir hverju þeirra kleift að bindast nokkrum táknum fyrir hverja amínósýru. Að minnsta kosti 31 gerð tRNA sameinda þarf þó til að þýða alla 61 tákna erfðatáknrófsins. [2]

Amínóasýlering[breyta]

Amínóasýlering er það ferli þegar amínóasýl hóp er bætt á efni. Með því er amínósýra fest með samgildu tengi á CCA 3'-enda tRNA sameindarinnar.

Hver tRNA sameind er amínóasýlerað (eða hlaðið) með ákveðinni amínósýru af amínóasýl tRNA synthetasa. Venjulega er einn amínóasýl tRNA synthetasi fyrir hverja gerð amínósýra, þó fyrir hverja amínósýru geti verið fleiri en ein gerð tRNA og fleiri en einn andtákni. Synthetasinn þekkir ekki tRNA sameindina á andtáknanum einum saman og viðtakastilkurinn leikur þar oft stórt hlutverk.

Hvarf:

  1. amínósýra + ATP → amínóasýl-AMP + PPi
  2. amínóasýl-AMP + tRNA → amínóasýl-tRNA + AMP

Fyrir kemur að ákveðnar lífverur skortir einn eða fleiri amínóasýl tRNA synthetasa. Þetta getur leitt til rangrar hleðslu tRNA með efnafræðilega skyldri amínósýru. Rétta amínósýran er búin til af ensímum sem breyta hlöðnu amínósýrunni í þá réttu.

Til dæmis vantar glútaminýl tRNA synthetasa í bakteríuna Helicobacter pylori. Því er hleður glútamat tRNA synthetasi tRNA-glútamín (tRNA-Gln) með glútamati. amíðótransferasi breytir í kjölfarið hliðarkeðju glútamatsins úr sýru í amíð og myndar þannig rétthlaðinn gln-tRNA-Gln flóka.

Binding við netkorn[breyta]

Netkorn hafa þrjú bindiset fyrir tRNA sameindir: A (amínóasýl), P (peptidýl) og E (exit) svæði. Á meðan á þýðingu stendur binst A-setið við amínóasýl-tRNA í samræmi við þann tákna sem er í setinu. Þessi tákni skráir fyrir næstu amínósýru sem bæta á við peptíðkeðjuna. A-setið getur ekki bundist nýju amínóasýl-tRNA fyrr en fyrsta amínóasýl-tRNA sameindin hefur bundist P-setinu. Tákninn í P setinu er bundinn peptidýl-tRNA, sem er tRNA bundið þeirri peptíðkeðju sem þegar hefur myndast við tengingu amínósýra. P-setið er raunar fyrsta setið sem binst amínóasýl-tRNA. tRNA sameindin í P-setinu er tengd peptíðkeðjunni sem þegar hefur verið mynduð. E-setið inniheldur óhlaðna tRNA sameind sem er við það að losna frá netkorninu.

tRNA gen[breyta]

Fjöldi tRNA gena í erfðamengjum lífvera er mismunandi. Þráðormurinn C. elegans, sem er mikið notaður við erfðafræðirannsóknir, hefur 29.647 [3] gen í erfðamengi sínu og 620 þeirra skrá fyrir tRNA.[4][5] Gersveppurinn Saccharomyces cerevisiae hefur 275 tRNA gen í erfðamengi sínu. Í erfðamengi mannsins, sem inniheldur 27.161 gen samkvæmt nýjustu upplýsingum [6] eru um 4.421 kóðalaus RNA gen, þar á meðal tRNA gen. Alls eru 22 tRNA gen í hvatberum;[7] 497 gen í kjarnanum sem skrá fyrir tRNA sameindum í umfrymi og 324 möguleg gervigen sem eiga uppruna sinn í tRNA genum.[8]

Umfrymis tRNA gen er hægt að flokka í 49 fjölskyldur á grunni andtákna sina. Þessi gen finnast á öllum litningum nema 22 og Y. Mikinn fjölda er að finna á litningi 6p (140 tRNA gen), sem og á litningi 1.[8]

tRNA sameindir eru umritaðar (í heilkjarnafrumum) af RNA pólýmerasa III,[9] ólíkt mRNA sem er umritað af RNA pólýmerasa II. Forvera-tRNA inniheldur innraðir; í bakteríum eru þær fjarlægðar með sjálfsplæsingu en í heilkjörnungum og fornbakteríum eru þær fjarlægðar með tRNA splæsikjarnsýruinnkljúf. .[10]

Flest tRNA gen eru umrituð sem forveraRNA og eru svo verkuð frekar. 5'-röðin er fjarlægð með RNasa P,[11] en 3'-endinn er fjarlægður af tRNasa Z.[12] Áhugaverð undantekning er fornbakterían Nanoarchaeum equitans sem hefur ekki RNasa P ensím og stýrillinn er staðsettur þannig að umritun hefst við 5'-enda tRNA sameindarinnar. [13] Í sumum bakteríum, eins og t.d. E. coli, er RNasi E notaður til að verka 3'-enda forvera RNAsins sem er svo snyrtur frekar af kjarnsýruútkljúfum.

Saga[breyta]

Francis Crick kom fyrstur fram með kenningar um tilvist tRNA á þeirri forsendu að til þess að hægt væri að þýða stafróf RNA yfir í stafróf prótína, þyrfti að koma til einhvers konar tengisameind. Miklar rannsóknir á byggingu fóru fram snemma á 7. áratug 20. aldar undir stjórn Alex Rich og Don Caspar í Boston, rannsóknarhóps Jacques Fresco við [Princeton háskóli|Princeton háskólann]] og bresks hóps við King's College í London.[14] Fyrsta stigs byggingunni var lýst af Robert W. Holley í grein sem kom út 1965. Árið 1974 var svo annars stigs og þriðja stigs byggingu lýst með röntgenkristallagreiningu í tveimur greinum eftir bandarískan og breskan rannsóknarhóp, sem Alexander Rich og Aaron Klug leiddu.

Heimildir[breyta]

  1. Felsenfeld G, Cantoni G (1964). „Use of thermal denaturation studies to investigate the base sequence of yeast serine sRNA“. Proc Natl Acad Sci USA 51: 818–26. DOI:10.1073/pnas.51.5.818. PMID 14172997. 
  2. Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. (2004). Molecular Biology of the Cell. WH Freeman: New York, NY. 5th ed.
  3. WormBase web site, http://www.wormbase.org, release WS187, date 25-Jan-2008.
  4. Spieth, J; Lawson, D (Jan 2006). „Overview of gene structure.“ (Free full text). WormBook : the online review of C. Elegans biology: 1–10. DOI:10.1895/wormbook.1.65.1. PMID 18023127. 
  5. Hartwell LH, Hood L, Goldberg ML, Reynolds AE, Silver LM, Veres RC. (2004). Genetics: From Genes to Genomes 2nd ed. McGraw-Hill: New York, NY. p 264.
  6. Ensembl release 48 - Dec 2007 http://www.ensembl.org
  7. Ibid. p 529.
  8. 8,0 8,1 Lander E. et al. (2001). „Initial sequencing and analysis of the human genome“. Nature 409 (6822): 860–921. DOI:10.1038/35057062. PMID 11237011. 
  9. White RJ (1997). „Regulation of RNA polymerases I and III by the retinoblastoma protein: a mechanism for growth control?“. Trends in Biochemical Sciences 22 (3): 77–80. DOI:10.1016/S0968-0004(96)10067-0. 
  10. Abelson J, Trotta CR, Li H (1998). „tRNA Splicing“. J Biol Chem 273 (21): 12685–12688. DOI:10.1074/jbc.273.21.12685. PMID 9582290. 
  11. Frank DN, Pace NR (1998). „Ribonuclease P: unity and diversity in a tRNA processing ribozyme“. Annu. Rev. Biochem. 67: 153–80. DOI:10.1146/annurev.biochem.67.1.153. PMID 9759486. 
  12. Ceballos M, Vioque A (2007). „tRNase Z“. Protein Pept. Lett. 14 (2): 137–45. PMID 17305600. 
  13. Randau L, Schröder I, Söll D (May 2008). „Life without RNase P“. Nature 453 (7191): 120–3. DOI:10.1038/nature06833. PMID 18451863. 
  14. Brian F.C. Clark (October 2006). „The crystal structure of tRNA“. J. Biosci. 31 (4): 453–7. DOI:10.1007/BF02705184. PMID 17206065. 

Tengt efni[breyta]

Tenglar[breyta]

Snið:Kjarnsýrur Snið:Hvatberaensím