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9.2:

Ativação de tRNA

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Molecular Biology
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JoVE Core Molecular Biology
tRNA Activation

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Para decodificar um mRNA em uma sequência de proteína, cada molécula de tRNA carregando um aminoácido reconhece a sequência de codão de três nucleotídeos no mRNA que corresponde ao aminoácido. Existem 61 sequências distintas de codões que codificam 20 aminoácidos presentes em uma célula. Um único aminoácido é codificado por vários codões diferentes, com um tRNA carregando um aminoácido.Durante o pareamento do anticodão do tRNA com o codão do mRNA, uma vez que as duas primeiras posições são emparelhadas, a terceira base pode emparelhar-se com qualquer uma das purinas 00:00:42.170 00:00 44.600 ou qualquer uma das piridinas. Esta base oscilante permite que 20 tRNAs decodifiquem 61 codões de mRNA. Um aminoácido é covalentemente anexado ao terminal do 3 primer de seu parceiro tRNA por um grupo de enzimas chamado aminoacil tRNA sintetases.Existem 20 diferentes aminoácidos tRNA sintetases correspondentes a 20 aminoácidos. A reação catalítica prossegue em duas etapas. A primeira etapa é ativação do aminoácido, onde dentro do bolso da enzima o aminoácido reage com um ATP para formar um intermediário de aminoacil AMP sintetase.Na segunda etapa da esterificação, o aminoácido ativado é ligado a um grupo hidroxila no terminal 3 prime do tRNA, que forma a molécula final do RNA aminoacil. Se a enzima liga o aminoácido errado, pode corrigir o erro através de um mecanismo de revisão. O aminoácido correto tem a afinidade elevada para o sítio ativo da enzima.Os aminoácidos maiores são rejeitados do sítio ativo. Se um aminoácido é semelhante em tamanho ao correto, antes de começar a ser acoplado a um tRNA, os AMPs de aminoacil incorretos são forçados em uma segunda revisão 00:02:09.850 00:02:12.670 dentro da enzima. Porque as dimensões deste sítio da edição ajustam precisamente ao aminoácido correto, os AMPs incorretos do aminoacil são hidrolisados, ao invés de serem ligados ao tRNA.

9.2:

Ativação de tRNA

As aminoacil-tRNA sintetases estão presentes tanto em eucariotas como em bactérias. Embora os eucariotas tenham 20 aminoacil-tRNA sintetases diferentes para acoplar a 20 aminoácidos, muitas bactérias não têm genes para todas essas aminoacil-tRNA sintetases. Apesar disso, elas usam na mesma todos os 20 aminoácidos para sintetizar as suas proteínas. Por exemplo, algumas bactérias não têm o gene que codifica a enzima que associa a glutamina ao seu tRNA parceiro. Nesses organismos, uma enzima adiciona ácido glutâmico a todas as moléculas de tRNA de ácido glutâmico, assim como a todas as moléculas de tRNA de glutamina. Em seguida, uma segunda enzima modifica quimicamente o ácido glutâmico para glutamina nas últimas moléculas de tRNA, formando assim o par adequado.

A igual importância do tRNA e da aminoacil-tRNA sintetase foi estabelecida por uma série de experiências em que um aminoácido foi quimicamente convertido em um aminoácido diferente após ser ligado ao seu tRNA emparelhado. Em uma experiência in vitro de síntese proteica, estas moléculas de aminoacil-tRNA "híbridas" inseriram o aminoácido incorreto em todos os pontos da cadeia peptídica onde esse tRNA foi utilizado. Os resultados mostraram que tanto o tRNA como a enzima são igualmente necessários para a adequada tradução da sequência de aminoácidos codificada pelo mRNA.

Nas células, as aminoacil-tRNA sintetases utilizam complementaridade estrutural e química para identificar o tRNA correto que deve ser acoplado ao aminoácido ligado ao seu local ativo. A maioria das tRNA sintetases contém três bolsas adjacentes de ligação nucleotídica, cada uma das quais complementar em forma e carga a um nucleótido no anticodão. Embora estas bolsas reconheçam os nucleótidos específicos no loop anticodão do tRNA, aminoácidos adicionais interagem com o braço que aceita aminoácidos, permitindo assim que o tRNA correto se encaixe no local da síntese da enzima.

Suggested Reading

  1. Alberts, Bruce. "Molecular Biology of the Cell." (2016), Pgs 336-339.
  2. “PDB101: Molecule of the Month: Aminoacyl-TRNA Synthetases.” RCSB, PDB-101, Apr. 2001, pdb101.rcsb.org/motm/16.