Существующей петли мРнк вируса r-17 (б)
4.5.2. Структура и функции тРнк
тРНК - транспортные РНК – это низкомолекулярные кислоты с молекулярной массой 23-30 кДа; составляют 15% от всех РНК клетки и относятся к метаболически стабильной молекуле. Функцией тРНК является транспорт аминокислот к месту синтеза белка. Для тРНК характерно большое количество минорных оснований (свыше10%): дигидроуридин (дгУ), псевдоуридин(пУ), инозин(И), метилинозин(мИ), метилуридин (мУ) и др. Минорные основания делают тРНК:
Устойчивой к действию нуклеаз цитоплазмы.
2. Поддерживает третичную структуру молекулы, не образуя комп- лементарных пар.
3. Препятствует спирализации определенных участков тРНК
Первичная структура тРНК - это линейная последовательность нуклеотидных остатков (рис.107).
Р-Г-Г-Г-Ц-Г-У-Г-У-МетГ-Г-Ц-Г-Ц-Г-У-А-Г-ДиГУ-А-Г-Ц-Г-Ц-ДиМеГ-Ц-У-Ц-Ц-Ц-
ДиМетГ-Ц-У-Ц-Ц-Ц-У-У-Г-Ц-МетИ-ψ-Г-Г-Г-А-А-Г-У-Ц-Ц-Г-Г-Т-ψ-Ц-Г-А-У-У-Ц-Ц-
Г-Г-А-Ц-У-Ц-Г-У-Ц-Ц-А-Ц-Ц-А-ОН
Рис.107. Первичная структура аланиновой тРНК (по Р.Холли): минорные основания - ДиГУ(дигидроуридин), ДиМетГ (диметилгуанин), МетГ( метил –гуа- нин), МетИ (метилинозин), ψ – псевдоуридин; Р – остаток фосфорной кислоты (Из: Березин, 2006)
Вторичная структура представляет собой пространственную конформацию, называемую « клеверным листом» (рис.108).
Рис.108. Схема вторичной структуры молекулы тРНК (Из: Страйер,1985)
В каждой молекуле тРНК имеются участки, образующие «шпильки», в результате чего возникает структура с четырьмя двуцепочными и пятью одноцепочными участками. Минорные основания находятся в одноцепочных частях, так как не образуют комплиментарных пар. Одноцепочными являются: акцепторная ветвь, Д(петля1)-, Т(петля3) - петли, добавочная петля, антикодоновая петля(петля2).
Акцепторная ветвь - участок на 3'-конце, состоящий из 4 нуклео- тидов; к самому крайнему из них (А-аденину) ковалентно присоединяется аминокислота, за счет образования эфирной связи между СООН-группой аминокислоты и ОН–группой последнего основания тРНК , которым всегда является А(аденин). Связывание своей аминокислоты происходит с помощью фермента - специфический аминоацил-тРНК-синтетазы. Существует 20 видов таких ферментов - по одному на каждую аминокислоту. Фермент имеет два центра узнавания: аминокислоты и любой из акцепторных т-РНК, специфичных для данной аминокислоты. Следовательно, именно ферменты сопрягают генетический код со структурой аминокислот (рис.). В ферменте имеется ещё один центр, который срабатывает, если к тРНК присоединилась не та аминокислота. В этом случае путём гидролиза происходит разъединение неправильного комплекса тРНК- аминокислота.
Антикодоновая петля (петля 2) - участок, состоящий из 7 нуклеотидов. Три из них выполняют функцию антикодона, который комплементарно взаимодействует с соответствующим кодоном в цепи мРНК. Взаимодействие антикодона тРНК с кодоном мРНК удовлетворяет общим требованиям коплиментарности и антипараллельности: поско- льку смысл кодона мРНК читается в направлении 5′→3′ , то антикодон в тРНК должен читаться в направлении 3′→5′. При этом два основания кодона и антикодона спариваются строго комплиментарно, то есть, образуют пары А-У и Г-Ц. Спаривание третьих оснований может отсту- пать от этого принципа. Допустимые пары определяют следующим образом:
Ц А
У Г И - основания
антикодона
Г У А Г У Ц У Ц А - основания кодона
Следовательно, молекула тРНК связывается только с одним типом аминокислоты, если третий нуклеотид в её антикодоне Ц или А; с двумя - если антикодон заканчивается на У или Г и с тремя типами аминокислот, если антикодон заканчивается нетипичным основанием инозин (И), которое способно соединятся с тремя разными основаниями кодона мРНК – У, Ц, А. Таким образом, количество тРНК для узнавания 61 кодона требуется меньше и тРНК распознает несколько кодонов - синонимов, благодаря неспецифичности модифицированных оснований. Эта способность антикодона была обнаружена Ф. Криком и названа уоббл-гипотезой (wobble –колебаться) или гипотезой «качелей»; третье основа- ние кодона связывается с первым основанием антикодона более слабыми связями, что позволяет тРНК прочитывать более, чем один кодон, то есть третье основание кодона «качается». Например: тРНК с антикодоном ГЦИ может узнавать три аргининовых кодона: ЦГА, ЦГУ, ЦГЦ.
В клетке встречается несколько десятков видов тРНК (33-50), от одной до шести на каждую из 20 аминокислот. Виды тРНК, способные связывать одну и ту же аминокислоту называются изоакцепторными. Специфичность тРНК обозначается верхним индексом: тРНК Ала.
Дигидроуридиновая петля (петля 1) содержит минорный нуклеотид дигидроуридин, псевдоуридиновая петля (петля 3) - псевдоуридин и риботимидин. Более длинные тРНК содержат короткую, добавочную ветвь с нуклеотидом дигидроуридин. Дигидроуридиновая, псевдоуриди- новая и добавочные петли – способствуют формированию специфичной для данной тРНК третичной структуры, которая образуется, когда двуцепочные участки пУ-петли и дгУ-петли сближаются, образуя примерно два витка спирали, таким образом, что молекула приобретают Г- образную форму (рис.109). Наличие стабильной третичной структуры - особенность молекулы тРНК.
Рис.109. Схема третичной
структуры тРНК