Аминоацил-Трнк-Синтетазы

АМИНОАЦИЛ-тРНК-СИНТЕТАЗЫ, ферменты класса лигаз; катализируют реакцию активации аминокислот - присоединения аминокислотного остатка к молекуле транспортной РНК (тРНК) в ходе биосинтеза белков. Каждая из 20 аминокислот, входящих в состав белков, активируется своей Аминоацил-тРНК-синтетазой (далее аминоацил) и переносится на свою специфическую тРНК. Таким образом, аминоацилы непосредственно устанавливают однозначное соответствие между аминокислотой и молекулой тРНК и обеспечивают их соединение в аминоацил-тРНК, которая, в свою очередь, считывает кодоны матричной РНК в рибосомах при образовании пептидной цепи (смотри Трансляция). Процесс образования аминоацил-тРНК состоит из двух стадий и требует присутствия источника энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) и ионов Mg²⁺. На первой стадии в результате взаимодействия АТФ и аминокислоты в активном центре фермента образуется промежуточное соединение аминоациладенилат (аминоацил-АМФ). При этом карбоксильная группа аминокислоты соединяется с 5’-фосфатной группой аденозинмонофосфата (АМФ), вытесняя пирофосфат (ΦΦi). На второй стадии аминоацильный остаток переносится на концевой гидроксил соответствующей тРНК.

Аминоацилы узнают свою тРНК главным образом по антикодону. Они способны различать близкородственные природные аминокислоты и исправляют ошибки в случае присоединения «не своей» аминокислоты к тРНК. Коррекция осуществляется путём разрушения «ошибочного» аминоациладенилата либо «ошибочной» аминоацил-тРНК. Это свойство аминоацилов (сверхспецифичность) имеет ключевое значение для воспроизведения генетически заданной первичной структуры белков и обеспечивает высокую точность их синтеза. Даже для аминокислот с близкой структурой (например, изолейцин, валин) ошибки синтеза не превышают 1 на 10000.

Некоторые аминоацилы в присутствии аминокислоты и АТФ катализируют реакцию синтеза необычных нуклеотидных производных (диаденозинтетрафосфата, или Ар₄А, и диаденозинтрифосфата, или Ар₃А), играющих важную регуляторную роль в ряде клеточных процессов. Аминоацил участвует также в переносе тРНК из ядра клеток в цитоплазму, в регуляции биосинтеза некоторых аминокислот, в синтезе хлорофилла. При протеолитическом расщеплении некоторых аминоацилов животных образуются биологически активные полипептиды.

Аминоацил образует самую многочисленную группу ферментов, участвующих в реализации генетической информации. В зависимости от того, к какой (2’ или 3’) гидроксильной группе концевой рибозы тРНК присоединяется аминокислотный остаток, их делят на 2 группы, которые различаются также по типу пространственной укладки молекулы фермента. Установлена структура большинства прокариотических и эукариотических аминоацил-тРНК-синтетаз.

Л. Л. Киселёв.