生物化学与分子生物学/氨基酸与tRNA的连接

蛋白质的合成 - 蛋白质合成体系 - 氨基酸与tRNA的连接 - 肽链的合成过程 - 蛋白质合成后的加工和靶向输送 - 蛋白质合成的干扰和抑制
参与肽链合成的氨基酸需要与相应 tRNA 结合,形成各种氨酰-tRNA。该过程是由氨酰-tRNA 合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)所催化的耗能反应。氨基酸与特异的 tRNA 结合形成氨酰-tRNA 的过程称为氨基酸的活化。

氨酰-tRNA合成酶识别特定氨基酸和tRNA编辑

mRNA密码子与tRNA反密码子间的识别主要由tRNA决定,而与氨基酸无关,“搭错车”的氨基酸仍将依据tRNA的种类进入多肽链导致合成出错。因此氨基酸与tRNA连接的准确性是正确合成蛋白质的关键。
氨基酸与tRNA连接的准确性由氨酰-tRNA合成酶决定,该酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。目前发现氨酰-tRNA合成酶至少有23种,分别与组成蛋白质的各种氨基酸一一对应,并能准确识别相应的tRNA。在组成蛋白质的常见20种氨基酸中,除了赖氨酸有两种氨酰-tRNA合成酶与其对应,其他氨基酸各自对应一种氨酰-tRNA合成酶,另外还有识别磷酸化丝氨酸和吡咯酪氨酸的氨酰-tRNA合成酶。
氨酰-tRNA合成酶所催化反应的主要步骤包括:①氨酰-tRNA合成酶催化ATP分解为焦磷酸与AMP;②AMP、酶、氨基酸三者结合为中间复合体(氨酰-AMP-酶),其中氨基酸的羧基与磷酸腺苷的磷酸以酐键相连而活化;③活化氨基酸与tRNA 3'-CCA末端的腺苷酸的核糖2'或3'位的游离羟基以酯键结合,形成相应的氨酰-tRNA, 腺苷一磷酸(AMP)以游离形式被释放出来。
巳经结合了不同氨基酸的氨酰-tRNA用前缀氨基酸三字母代号表示,如Tyr-tRNATyr代表tRNATyr的氨基酸臂上已经结合有酪氨酸。
氨酰-tRNA合成酶还有校对活性(proofreading activity), 能将错误结合的氨基酸水解释放,再换上 正确的氨基酸,以改正合成过程出现的错配,从而保证氨基酸和tRNA结合反应的误差小于10-4

肽链合成的起始需要特殊的起始氨酰-tRNA编辑

从遗传密码表中可见, 编码甲硫氨酸的密码子在原核生物与真核生物中同时又作为起始密码子。目前已知,尽管都携带着甲硫氨酸,但结合在起始密码子处的氨酰-tRNA,与结合可读框内部甲硫氨酸密码子的氨酰-tRNA在结构上是有差别的。结合于起始密码子的属于专门的起始氨酰-tRNA,在原核生物为fMet-tRNAfMet,其中的甲硫氨酸被甲酰化,成为N-甲酰甲硫氨酸(N-formyl methionine, fMet);在真核生物,具有起始功能的是tRNAiMet(initiator tRNA) , 它与甲硫氨酸结合后,可以在mRNA的起始密码子AUG处就位,参与形成翻译起始复合物。Met-tRNAiMet 和 Met-tRNAMet可分别被起始或延长过程起催化作用的酶和蛋白质因子识别。