| Dominio de unión de anticodón | |
|---|---|
| leucil-tRNA sintetasa de Thermus thermophilus | |
| Identificadores | |
| Símbolo | anticodón_1 |
| Pfam | PF08264 |
| Interpro | IPR013155 |
| SCOP | 1ivs |
| SUPERFAMILIA | 1ivs |
| Estructuras proteicas disponibles | |
| Pfam | estructuras |
| AP | RCSB AP ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | modelo 3d |
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |
| Dominio de unión al anticodón DALR 1 | |
|---|---|
| arginil-tRNA sintetasa de Thermus thermophilus | |
| Identificadores | |
| Símbolo | DALR_1 |
| Pfam | PF05746 |
| clan pfam | CL0258 |
| Interpro | IPR008909 |
| SCOP | 1bs2 |
| SUPERFAMILIA | 1bs2 |
| Estructuras proteicas disponibles | |
| Pfam | estructuras |
| AP | RCSB AP ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | modelo 3d |
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |
| Dominio 2 de unión al anticodón DALR | |
|---|---|
| Estructuras de cisteinil-tRNA sintetasa en complejo con tRNA Cys | |
| Identificadores | |
| Símbolo | DALR_2 |
| Pfam | PF09190 |
| clan pfam | CL0258 |
| Interpro | IPR015273 |
| Estructuras proteicas disponibles | |
| Pfam | estructuras |
| AP | RCSB AP ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | modelo 3d |
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |
La aminoacil-tRNA sintetasa (ARSasa) es una enzima ( sintetasa ) que cataliza la formación de aminoacil-tRNA en la reacción de esterificación de un determinado aminoácido con su correspondiente molécula de tRNA . Para cada aminoácido proteinogénico, hay al menos una aminoacil-tRNA sintetasa.
Las ARSasas aseguran que los tripletes de nucleótidos del código genético ( anticodón de ARNt ) correspondan a los aminoácidos insertados en la proteína y, por lo tanto, aseguran la lectura correcta de la información genética del ARNm durante la síntesis de proteínas en los ribosomas .
La ecuación global de las dos reacciones:
аминокислота + тРНК + АТФ → аминоацил-тРНК + АМФ + PPi
Primero, el aminoácido correspondiente y el ATP se unen en el sitio activo de la sintetasa . De los tres grupos fosfato del ATP , dos se escinden, formando una molécula de pirofosfato (PPi ) , y un aminoácido toma su lugar. El compuesto resultante (aminoacil-adenilato) consta de un residuo de aminoácido y AMP unidos covalentemente por un enlace de alta energía . La energía contenida en este sentido es suficiente para todos los pasos posteriores necesarios para que el residuo de aminoácido ocupe su lugar en la cadena polipeptídica (es decir, en la proteína ). Los adenilatos de aminoacilo son inestables y se hidrolizan fácilmente si se disocian del sitio activo de la sintetasa. Cuando se forma el aminoacil-adenilato, el extremo 3' del ARNt se une al centro activo de la sintetasa , cuyo anticodón corresponde al aminoácido activado por esta sintetasa. Hay una transferencia del residuo de aminoácido del aminoacil-adenilato al grupo 2'- o 3'-OH de la ribosa , que forma parte de este último en el extremo 3' de la adenina del ARNt . Por lo tanto, se sintetiza aminoacil-tRNA, es decir, tRNA que lleva un residuo de aminoácido unido covalentemente. En este caso, solo queda AMP del aminoacil-adenilato . Tanto el aminoacil-tRNA como el AMP son liberados por el sitio activo.
Cada una de las 20 aminoacil-tRNA sintetasas siempre debe unir solo su propio aminoácido al tRNA , reconociendo solo uno de los 20 aminoácidos proteinogénicos y no uniéndose a otras moléculas similares contenidas en el citoplasma celular. Los aminoácidos son mucho más pequeños que el tRNA en tamaño, inmensamente más simples en estructura, por lo que su reconocimiento es un problema mucho mayor que el reconocimiento del tRNA deseado . En realidad, se producen errores, pero su nivel no supera uno por cada 10 000-100 000 aminoacil-tRNA sintetizados [1] .
Algunos aminoácidos difieren entre sí muy ligeramente, por ejemplo, en un solo grupo metilo ( isoleucina y valina , alanina y glicina ). Para tales casos, han evolucionado mecanismos en muchas aminoacil-tRNA sintetasas que escinden selectivamente productos sintetizados erróneamente. El proceso de su reconocimiento e hidrólisis se denomina edición. La escisión selectiva del aminoacil-adenilato se denomina edición previa a la transferencia, ya que ocurre antes de la transferencia del residuo de aminoácido al ARNt , y la escisión del aminoacil-tRNA terminado se denomina edición posterior a la transferencia. La edición previa a la transferencia normalmente ocurre en el mismo sitio activo que la aminoacilación. La edición posterior a la transferencia requiere que el extremo 3' del aminoacil-tRNA con el residuo de aminoácido adjunto entre en el segundo centro activo de la aminoacil-tRNA sintetasa, el sitio de edición. No todas las aminoacil-tRNA sintetasas tienen este segundo sitio activo, pero en aquellas que lo tienen, está ubicado en un dominio separado del glóbulo enzimático. También hay enzimas flotantes involucradas en la edición posterior a la transferencia. Después de la hidrólisis, el aminoácido desacoplado y el ARNt (o el aminoácido y el AMP) se liberan en la solución [2] .
Todas las aminoacil-tRNA sintetasas se originaron a partir de dos formas ancestrales y se agrupan en dos clases según la similitud estructural. Estas clases difieren en la organización del dominio, la estructura del dominio principal (aminoacilante) y el modo de unión y aminoacilación del ARNt. [3]
Las aminoacil-tRNA sintetasas de la primera clase son enzimas que transfieren el residuo de aminoácido al grupo 2′-OH de la ribosa; la segunda clase - enzimas que transfieren el residuo de aminoácido al grupo 3'-OH de la ribosa terminal del ARNt.
El dominio aminoacilante de las aminoacil-tRNA sintetasas de clase 1 está formado por el llamado pliegue de Rossmann , que se basa en una hoja β paralela. Las enzimas de la primera clase son en la mayoría de los casos monómeros. Aminoacilan el ARNt de adenosina 76 en el grupo 2′-OH.
Las enzimas de la segunda clase tienen una hoja β antiparalela en la base de la estructura del dominio aminoacilante. Por regla general, son dímeros, es decir, tienen una estructura cuaternaria. Con la excepción de la fenilalanil-tRNA sintetasa, todos aminoacilan el tRNA de adenosina 76 en el grupo 3'-OH.
Aminoácidos según las clases de aminoacil-tRNA sintetasas:
Para el aminoácido lisina , existen aminoacil-tRNA sintetasas de ambas clases.
Cada clase se divide adicionalmente en 3 subclases: a, b y c según la similitud estructural. A menudo, las aminoacil-tRNA sintetasas de la misma especificidad (p. ej., prolil-tRNA sintetasa) difieren significativamente entre sí en bacterias, arqueobacterias y eucariotas. Sin embargo, las enzimas de una especificidad casi siempre son más similares entre sí que las enzimas de otras especificidades. La excepción son dos lisil-tRNA sintetasas diferentes, una de las cuales pertenece a la clase 1 y la otra a la clase 2.
| KF | Enzima | Aminoácidos | Gen , Homo sapiens |
|---|---|---|---|
| 6.1.1.1 | tirosil-tRNA sintetasa | tirosina | AÑOS |
| 6.1.1.2 | triptofanil-tRNA sintetasa | triptófano | GUERRAS |
| 6.1.1.3 | treonil-tRNA sintetasa | treonina | alquitranes |
| 6.1.1.4 | leucil-tRNA sintetasa | leucina | LARS |
| 6.1.1.5 | isoleucil-tRNA sintetasa | isoleucina | IARS |
| 6.1.1.6 | lisil-tRNA sintetasa | lisina | CARS |
| 6.1.1.7 | alanina-tRNA sintetasa | alanina | AARS |
| 6.1.1.9 | valil-tRNA sintetasa | valina | VARS |
| 6.1.1.10 | metionil-tRNA sintetasa | metionina | MARTE |
| 6.1.1.11 | seril-tRNA sintetasa | serina | SARS |
| 6.1.1.12 | aspartil-tRNA sintetasa | aspartato | DARS |
| 6.1.1.14 | glicil-tRNA sintetasa | glicina | GARS |
| 6.1.1.15 | prolil-tRNA sintetasa, glutamil-prolil-tRNA sintetasa | prolina | PARS2 , EPRS1 |
| 6.1.1.16 | cisteil-tRNA sintetasa | cisteína | COCHES |
| 6.1.1.17 | glutamil-tRNA sintetasa, glutamil-prolil-tRNA sintetasa | glutamato | OÍDOS2 , EPRS1 |
| 6.1.1.18 | glutaminil-tRNA sintetasa | glutamina | QRS |
| 6.1.1.19 | arginil-tRNA sintetasa | arginina | RARS |
| 6.1.1.20 | fenilalanil-tRNA sintetasa | fenilalanina | FARSA , FARSB |
| 6.1.1.21 | histidil-tRNA sintetasa | histidina | HARS |
| 6.1.1.22 | asparaginil-tRNA sintetasa | asparagina | NARS |
| 6.1.1.23 | aspartil-tRNA-Asn sintetasa | aspartato | ningún hombre tiene |
| 6.1.1.24 | glutamil-tRNA-Gln sintetasa | glutamato | ningún hombre tiene |
| 6.1.1.26 | pirrolisil-tRNA-Pyl sintetasa | pirrolisina | ningún hombre tiene |
| 6.1.1.27 | O-fosfo-L-seril-tRNA sintetasa | O-fosfo-L-serina | ningún hombre tiene |
Cada molécula de aminoacil-tRNA sintetasa consta de dos dominios principales: el dominio de aminoacilación, en el que se encuentra el centro activo y se producen las reacciones, y el dominio de unión al anticodón, que reconoce la secuencia del anticodón de tRNA . También se encuentran a menudo dominios de edición, que sirven para la hidrólisis de aminoacil-tRNA que llevan el residuo de aminoácido incorrecto y otros dominios [4] .
En la vida preproteica ( mundo del ARN ), la función de las aminoacil-tRNA sintetasas aparentemente la realizaban las ribozimas , es decir, moléculas de ARN con propiedades catalíticas. Actualmente, tales moléculas han sido recreadas en el laboratorio por el método de " evolución en un tubo de ensayo" [5] . Después de la formación de los principales elementos del aparato de síntesis de proteínas , la función de aminoacilación del tRNA pasó a las moléculas de proteína, ascendiendo a dos secuencias ancestrales. Inicialmente, estas enzimas consistían en un solo dominio aminoacilante. A medida que evolucionó el código genético, aumentó la diversidad de aminoacil-tRNA sintetasas y aumentaron los requisitos para su especificidad. Esto llevó a la inclusión de dominios adicionales en su estructura. La secuencia primaria de las aminoacil-tRNA sintetasas divergió de manera muy significativa durante su evolución, lo que, sin embargo, no nos impidió detectar la homología tanto de la secuencia primaria como de la estructura terciaria (espacial) dentro de cada una de las clases [4] .
Las aminoacil-tRNA sintetasas mutantes y los tRNA se utilizan para incorporar aminoácidos en proteínas que no están previstos en el código genético [6] .