In celula, aminoacizi, de regulă, nu există în stare liberă. Ei interacționează cu ARNt și stocate ca aminoacil-ARNt (aa-ARNt). Semnificația biologică a unui astfel de mobilizare ARNt ajuns la concluzia că aminoacizii din acest caz, sunt protejate de acțiunea enzimelor catabolice și nu arde în celulă și utilizate pentru sinteza proteinelor. Numai atunci când un exces de oricare din porțiunea de aminoacizi a rămâne-ARNt non și prin reacțiile de transaminare implicate în ciclul acidului citric pentru metabolismul energetic.
Aminoacid se alătură legătură covalentă aminoacil între COOH grup și o grupare hidroxil AK atom 3'-carbon al riboza la adenozina 3'-terminal al ARNt CCA-triplet. obligațiuni aminoacil este macroergice, astfel încât educația ei poate fi considerată ca activarea aminoacizilor. Ulterior, energia acestei legături este utilizată pentru formarea legăturilor peptidice.
Formarea de proces aa-ARNt este format din două reacții. Primul este interacțiunea aminoacizilor cu ATP. Ca urmare a reacției catalizată de aa-ARNt sintetaza și desemnate ca carboxil reacție de activare primară (amino reacție de activare acidă) și pirofosfat sunt formate aminoacil adenilat:
Aa-ARNt sintetaza, Mg 2+
1. AA + ATP → AK
Aminoacil ciclaza rămâne legat de aa-ARNt într-un complex ne-covalent, atâta timp până la o a doua reacție: Acceptarea rest de aminoacid activat sau se transferă la gruparea terminală ARNt. Această reacție este catalizată de asemenea aa-ARNt sintetaza:
AMP + ARNt → AK
În această reacție, gruparea carboxil este transferată la riboză AC 3'-OH terminală grup de adenozină din ARNt și formează produsul final - aa-ARNt și ea însăși aa-ARNt sintetaza și AMP eliberat.
Astfel, aa-ARNt sintetaza îndeplini un rol esențial în realizarea informației genetice. Cu ajutorul acestor enzime se realizează și selecția specifică a aminoacizilor „criptarea“, care constă în aderarea fiecare aminoacid la un adaptor special capabil să recunoască codon ei pentru ARNm. Acesta este la nivelul de aa-ARNt sintetaza merge de formare specifică la traducerea codului genetic 4 litere în codul 20 litere pentru proteine. aminoacilarea enzimatica de ARNt, desigur, îndeplinește funcția de codificare.
Rolul ARNt în traducere
Sistemul de sinteza proteinei ARNt are următoarele trei funcții importante: a) acceptorul (folosind specific sintetaza enzimei aminoacil-ARNt se atașează la un capăt al moleculei lor corespunde aminoacidului, rezultând într-un complex aminoacil-ARNt); b) un transport (sub forma unui aminoacid dă aa-ARNt la ribozom pentru includerea în lanțul polipeptidic în creștere); c) un adaptor (prin anticodon sale interacționează în mod specific cu un complementar ARNm codon și furnizează astfel secvența necesară de aminoacizi incluși în lanțul polipeptidic sintetizat în conformitate cu programul de ARNm predeterminat). Datorită unei funcții adaptor, ARNt „decriptează“ codul genetic în șablon ARN și îl convertește la cod pentru proteina de aminoacizi. Realizarea tuturor acestor funcții este posibilă datorită structurii unice a moleculelor ARNt (a se vedea. Capitolul).
Această clasă de enzime catalizează reacțiile agregat care constituie prima etapă a biosintezei proteinelor - compus strict specific amino la ARNt sale corespunzătoare. Pentru fiecare există o anumită sintetaza AC AA-ARNt. Celula cuprinde cel puțin 20 de tipuri de sintetaze aa-ARNt, care sunt specifice nu numai în ceea ce privește aminoacizii, dar și ARNt. Din cauza uniformității tuturor funcțiilor ARNt sunt foarte asemănătoare structură tridimensională. Prin urmare, recunoașterea aa-ARNt sintetaza ARNt sale trebuie să se bazeze pe diferențe foarte subtile în structura ARNt individuale.
Aminoacil-ARNt sintetaza are două site-uri active: o dimensiune mică, aminoacizi de legare; și un al doilea, extins, # 8210; pentru selecție precisă ARNt. ATP este legat în situsul activ al enzimei de Mg 2+ ion cu un radical său de imidazol.
Enzime derivate din aceleași celule, dar specifice pentru diferite subunități AK diferă în mod semnificativ în structura și greutatea moleculară. Greutatea moleculară a mai aa-ARNt sintetaza este de aproximativ 100 kDa, 200 kDa și, uneori mai mult. Aceste enzime sunt dimeri sau tetrameri, foarte rar sunt singur lanț de polipeptidă care cuprinde până la 1000 de resturi de aminoacizi (izoleucil-ARNt sintetazei, alanil-ARNt sintetaza). Structura aa-ARNt sintetaza oferă relativ precis al enzimei ARNt stabilirea, prin care porțiunea aa-ARNt sintetaza, un purtător activat AK este aproape de adenozina 3'-terminal.
Aminoacil-ARNt sintetaza de lucru foarte precis: a aminoacilarea eronate in vivo apare numai la aproximativ unul din 10.000 de cicluri ale reacției. Este în formă aa-ARNt amino direct implicată în biosinteza proteinelor, sinteza proteinelor realizată de sistemul de celule. Aminoacil-ARNt sintetaza enzime este foarte lent, numărul de rotații ale 50-500 catalizatorului acționează într-un minut.
Aminoacil-ARNt sintetaza este împărțit în două clase: Clasa I (enzime care transferă resturi de aminoacizi la 2'-OH a grupării riboză); Clasa II (enzime care transferă resturi de aminoacizi la gruparea OH 3'-terminal al riboză ARNt).
Aminoacil-ARNt sintetaza exista ca complexe macromoleculare - Kodos. Greutatea lor moleculară # 8210; 1.4 mDa. Acestea includ mai multe sintetaze aa-ARNt și enzime care modifica sintetazei aa-ARNt și reglementarea activității acestora. Aceasta proteina, metiltransferazei, fosfoproteinfosfatazy și colab.
sintetaze aminoacil-ARNt sunt funcții specifice și non-canonice. In particular, unele mitocondriale aa-ARNt sintetaza înnădite prezintă activitate și sunt implicate în procesarea ARNm. Mecanismul acestui fenomen este neclar.
Cum este recunoașterea sintetaza ARNt aa-tARN? Elementele de recunoaștere ARNt pare să difere de pro- și eucariotelor. Acest lucru a fost demonstrat in experimente care multe bacterii ARNt slab aminoatsiliruyutsya aa-ARNt sintetaza mamifere, și invers, mamiferele ARNt sunt substraturi sărace pentru aa-ARNt sintetaza E. coli.
elemente de recunoaștere în procariote și drojdie sunt: a) anticodon. (Elementul principal al recunoașterii pentru majoritatea ARNt); b) nucleotidele de tulpină acceptor; c) pini variabilă (în cazul în cazul în care este suficient de lung).
Nucleotidele sunt elementele de bază ale recunoașterii anticodon în ambele sisteme pro- și eucariote. In alte cazuri, elementele de recunoaștere sunt mai multe baze în diferite părți ale moleculei ARNt.
Enzima activă este foarte specific în ceea ce privește centrul substratului, dar nu există limitele de precizie. Enzima este destul de ușor să se distingă de aminoacizi cu proprietăți foarte diferite, dar este dificil să se facă distincția între aminoacizi similari, cum ar fi valina și izoleucina.
adenilare enzimă incorectă-izoleucil specific hidrolizează valil-AMP, în timp ce izoleucil-AMP (probabil din cauza mult mai mare), în centru nu este inclus. Acest lucru reduce conexiunea izoleucina eroare la 1 în Nu toate sintetaze 60000 aa ARNt au un mecanism de corecție. El are nevoie doar pentru a detecta aminoacizi similari.