基于单个G•U对的选择性tRNA氨基化机制
Masahiro Naganuma1, Shun-ichi Sekine2, Yeeting Esther Chong3
11] RIKEN Systems and Structural Biology Center, 1-7-22 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama 230-0045, Japan [2] Department of Biophysics and Biochemistry and Laboratory of Structural Biology, Graduate School of Science, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan [3] RIKEN Structural Biology Laboratory, 1-7-22 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama 230-0045, Japan.
氨基酸-tRNA合成酶 (aaRS) 建立了遗传密码. 一项研究揭示了转移RNA (tRNA) 中的单个基对 (G3•U70) 如何引导alanyl-tRNA合成酶 (AlaRS) 的氨基酸选择,确保遗传密码的准确性.
科学领域:
- 分子生物学分子生物学
- 生物化学 生物化学
- 结构生物学 结构生物学
背景情况:
- 氨基酸-tRNA合成酶 (aaRS) 是关键的酶,将tRNA与它们的相关氨基酸结合在一起,形成遗传密码的基础.
- 历史上,alanyl-tRNA合成酶 (AlaRS) 对tRNA的选择一直依赖于接受体茎中的G3•U70波动基对,主要影响催化速率 (kcat).
研究的目的:
- 阐明G3•U70基对决定AlaRS对tRNA的选择的结构机制.
- 调查G3•U70摇摆对在确定氨基化特异性和效率方面的作用.
主要方法:
- 采用X射线晶体学来确定古老AlaRS的结构,该结构与野生类型tRNA (Ala) (G3•U70) 和一个变体 (A3•U70) 复合.
- 在原子层面分析蛋白质与核酸相互作用.
主要成果:
- 晶体结构显示,AlaRS与G3•U70基对的小沟和大沟相互作用,导致大沟扩大.
- G3•U70和A3•U70之间的结构差异通过接受器茎传播到3'-CCA终端.
- 基对G3•U70将3'-CCA区域定向于活性位点的反应路径,而A3•U70变体将其定向于非反应路径.
结论:
- 描述了一种新的机制,其中单一的摇摆基对 (G3•U70) 主要控制tRNA选择特异性.
- 这种机制导致G3•U70和A3•U70变体之间的kcat显著 (约为100倍) 的差异,突出了这种基因对在确保准确的氨基化和遗传代码忠实性方面发挥的关键作用.
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