Изворни код странице Aminoacil tRNK sintetaza

{{Infobox protein family
| Symbol = Anticodon_2
| Name = Domen antikodonskog vezivanja tRNK
| image = PDB 1obc EBI.jpg
| width = 
| caption = Leucil-tRNK sintetaza iz -{''[[Thermus thermophilus]]''}- u kompleksu sa supstratnim analogom posttransfernog editovanja
| Pfam = PF08264
| Pfam_clan =  
| InterPro = IPR013155
| SMART = 
| PROSITE = 
| MEROPS = 
| SCOP = 1ivs
| TCDB = 
| OPM family = 
| OPM protein = 
| CAZy = 
| CDD = 
}}
{{Infobox protein family
| Symbol = DALR_1
| Name = Domen 1 DALR antikodonskog vezivanja 
| image = PDB 1iq0 EBI.jpg
| width = 
| caption = Arginil-tRNK sintetaza iz -{''[[Thermus thermophilus]]''}-
| Pfam = PF05746
| Pfam_clan = CL0258 
| InterPro = IPR008909
| SMART = 
| PROSITE = 
| MEROPS = 
| SCOP = 1bs2
| TCDB = 
| OPM family = 
| OPM protein = 
| CAZy = 
| CDD = 
}}
{{Infobox protein family
| Symbol = DALR_2
| Name = Domen 2 DALR antikodonskog vezivanja
| image = PDB 1u0b EBI.jpg
| width = 
| caption = Kristalna struktura binarnog kompleksa cisteinil-tRNK sintetaze sa tRNK<sup>Cys</sup>
| Pfam = PF09190
| Pfam_clan = CL0258 
| InterPro = IPR015273
| SMART = 
| PROSITE = 
| MEROPS = 
| SCOP = 
| TCDB = 
| OPM family = 
| OPM protein = 
| CAZy = 
| CDD = 
}}

'''Aminoacil tRNK sintetaza''' ('''aaRS''' ili '''ARS'''), koja se isto tako naziva tRNK-ligaza, je [[enzim]] koji vezuje podesne [[aminokiselina|aminokiseline]] na njihov [[tRNK]]. To se ostvaruje katalizovanjem [[esterifikacija|esterifikacije]] specifične aminokiseline ili njenog prekurzora sa jednom ili više njenih kompatibilnih tRNK molekula, čime se formira [[aminoacil-tRNK]]. Kod ljudi, 20 različitih tipova aa-tRNK se formira posredstvom 20 različitih aminoacil-tRNK sintetaza, jedna za svaku aminokiselinu [[genetički kod|genetičkog koda]].

To se ponekad naziva „punjenje” ili „učitavanje” tRNK sa aminokiselinom. Nakon što je tRNK učitana, [[ribozom]] može da prenese aminokiselinu sa tRNK na rastući [[peptid]], u skladu sa genetičkim kodom. Aminoacil tRNK stoga igra jednu važnu ulogu u RNK [[транслација (генетика)|translaciji]], izražavanju [[gen]]a pri kreiranju proteina.

== Mehanizam ==
Sintetaza prvo vezuje [[аденозин-трифосфат|<chem>ATP</chem>]] i korespondirajuću aminokiselinu (ili njen [[Prekurzor (hemija)|prekurzor]]) čime se formira aminoacil-adenilat, i oslobađa neorganski [[pirofosfat]] (-{PP<sub>i</sub>}-). Adenilat-aaRS kompleks zatim vezuje [[D arm|D ruku]] prikladnog tRNK molekula, i aminokiselina se prenosi sa aa-AMP na bilo 2'- ili <chem>3'-OH</chem> zadnjeg tRNK nukleotida (A76) na 3'-kraju.

Mehanizam se može prikazati sledećom reakcionom serijom:
: -{Aminokiselina + ATP → Aminoacil-AMP + PP<sub>i</sub>}-
: -{Aminoacil-AMP + tRNA → Aminoacil-tRNA + AMP}-

Sumarna reakcija je:
: -{Aminokiselina + tRNK + ATP → Aminoacil-tRNK + AMP + PP<sub>i</sub>}-

Neke sintetaze isto tako posreduju reakciju '''editovanja''' da bi se obezbedila znatna verodostojnost tRNA učitavanja. Ako je pogrešna tRNK dodata (aka. ispostavi se da je tRNK nepravilno učitana), aminoacil-tRNK veza biva [[Хидролиза|hidrolizovana]]. Do toga može doći kad dve aminokiseline imaju različite osobine mada one imaju slične oblike, kao što je slučaj sa [[valin]]om i [[treonin]]om.

Preciznost aminoacil-tRNK sintetaze je toliko visoka da se ona obično karakteriše kao „superspecifična” kad se poredi sa drugim enzimima koji učestvuju u metabolizmu. Mada sve sintetaze nemaju domen čiji ja jedina svrha editovanje, one nadoknađuju za to putem specifičnog vezivanja i aktivacije njihovih pripojenih aminokiselina. Još jedan činilac koji doprinosi preciznosti tih sintetaza je odnos koncentracija aminoacil-tRNK sintetaze i njenih tRNK. Pošto tRNK sintetaza nepravilno acilira tRNK kad je sintetaza prekomerno proizvedena, moraju da postoje granični nivoi koncentracija aaRS i tRNA molekula ''in vivo''.<ref>{{cite journal | vauthors = McClain WH | title = Rules that govern tRNA identity in protein synthesis | journal = Journal of Molecular Biology | volume = 234 | issue = 2 | date=novembar 1993 | pmid = 8230212 | doi = 10.1006/jmbi.1993.1582 |pages=257–80}}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Swanson R, Hoben P, Sumner-Smith M, Uemura H, Watson L, Söll D | title = Accuracy of in vivo aminoacylation requires proper balance of tRNA and aminoacyl-tRNA synthetase | journal = Science | volume = 242 | issue = 4885 | date=decembar 1988 | pmid = 3144042 |pages=1548–51}}</ref>

== Klase ==

Postoje dve klase aminoacil tRNK sintetaza, svaka od kojih se sastoji od deset enzima:<ref>{{cite web |url=http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/xtal/teach/trna/trna.html |title=tRNA Synthetases |access-date=18. 8. 2007 |work= |archive-url=https://archive.today/20120804060010/http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/xtal/teach/trna/trna.html |archive-date=4. 8. 2012 |url-status=dead |df= }}</ref><ref>{{cite journal|last=Delarue|first=M|title=Aminoacyl-tRNA synthetases|journal=Structural Biology|date=1995|volume=5|pages=48-55}}</ref>

* [[Aminoacyl tRNA synthetases, class I|Klasa -{I}-]] ima dva veoma konzervirana sekvencna motiva. Ona [[aminoacylation|aminoaciluje]] na <chem>2'-OH</chem> terminusu [[adenozin]]skog [[nukleotid]]a na tRNK, i ona je obično [[monomer]]na ili [[Proteinski dimer|dimerna]] (jedna ili dve podjedinice, respektivno).
* [[Aminoacyl tRNA synthetases, class II|Klasa -{II}-]] ima tri visoko konzervirana sekvencna motiva. Ona aminoaciluje na <chem>3'-OH</chem> terminalnom adenozinu na tRNK, i obično je dimerna ili [[Tetramerni protein|tetramerna]] (dve ili četiri podjedinice, respektivno). Mada je [[Fenilalanin-tRNK ligaza|fenilalanin-tRNK sintetaza]] pripadnik klase -{II}-, ona aminoaciluje na <chem>2'-OH</chem>.

Aminokiseline se vezuju za [[hidroksil]]nu (<chem>-OH</chem>) grupu adenozina preko [[Карбоксилна киселина|karboksilne]] (<chem>-COOH</chem>) grupe.

Nezavisno od toga gde je aminoacil inicijalno vezan za nukleotid, 2'-''O''-aminoacil-tRNK će ultimatno migrirati do 3' pozicije putem [[Трансестерификација|transesterifikacije]].

[[Датотека:General aminoacyl-tRNA synthetase.jpg|thumb|left|250px|Opšta struktura aminoacil-tRNK sintetaze je prikazana sa mestom editovanja i mestom aktivacije. Glavna razlika između klase -{I}- i klase -{II}- sintetaza je mesto aktivacije. Ovde se može videti opšta struktura [[Rozmanov sklop|Rozmanovog sklopa]] viđena u klasi -{I aaRSs}- i opšta struktura antiparalelnih [[Бета раван|beta ravni]] viđenih u klasi -{II aaRS}- enzima.]]

== Strukture ==

Obe klase aminoacil-tRNK sintetaza su [[Proteinski domen|multidomenski]] proteini. U tipičnom scenariju, aaRS se sastoji od [[Катализа|katalitičkog]] domena (gde se obe gornje reakcije odvijaju) i domena vezivanja antikodona (koji formira interakcije uglavnom sa antikodonskim regionom tRNK i osigurava vezivanje korektne tRNK za aminokiselinu). Osim toga, neki aaRS molekuli imaju dodatne domene RNK vezivanja i domene editovanja<ref>{{cite web |url=http://www.pdb.org/pdb/101/motm.do?momID=16 |title=Molecule of the Month: Aminoacyl-tRNA Synthetases High Fidelity |access-date=4. 8. 2013 |work= |archive-date=20. 10. 2013 |archive-url=https://web.archive.org/web/20131020024525/http://www.pdb.org/pdb/101/motm.do?momID=16 |url-status=dead }}</ref> koji razlažu pogrešno uparene aminoacil-tRNK molekule.

Katalitički domeni svih aaRS molekula date klase su međusobno homogeni, dok enzimi klase -{I}- i klase -{II}- nisu srodni jedni s drugima. Enzimi klase -{I}- imaju sveprisutno [[Rozmanov sklop|Rozmanovo savijanje]] i imaju arhitekture paralelnih beta lanaca, dok enzimi klase -{II}- imaju jedinstven sklop sačinjen od antiparalelnih beta lanaca.

[[Alfa heliks]]ni domen vezivanja [[antikodon]]a kod arginil, glicil i cisteinil-tRNK sintetaza je poznat kao DALR domen po karakterističnim [[Conserved sequence|konzerviranim]] [[aminokiselina]]ma.<ref name="pmid10447505">{{cite journal | vauthors = Wolf YI, Aravind L, Grishin NV, Koonin EV | title = Evolution of aminoacyl-tRNA synthetases--analysis of unique domain architectures and phylogenetic trees reveals a complex history of horizontal gene transfer events | journal = Genome Research | volume = 9 | issue = 8 | date=avgust 1999 | pmid = 10447505 | doi = 10.1101/gr.9.8.689 |pages=689–710}}</ref>

Aminoacil-tRNK sintetaze su bile kinetički studirane, i utvrđeno je da <chem>Mg2+</chem> joni igraju aktivnu katalitičku ulogu i stoga -{aaRs}- ima stepen magnezijumske zavisnosti. Povećanje <chem>Mg2+</chem> koncentracije dovodi do povećanja konstanti ravnoteže za reakcije aminoacil-tRNK sintetaza. Mada je taj trend uočen kod obe klase sintetaza (klasa -{I}- i klasa -{II}-), magnezijumska zavisnost za ove dve klase je veoma različita. Klasa -{II}- sintetaza ima dva ili tri (češće tri) <chem>Mg2+</chem> jona, dok je klasi -{I}- potreban samo jedan <chem>Mg2+</chem> jon.<ref>{{cite journal | vauthors = Airas RK | title = Magnesium dependence of the measured equilibrium constants of aminoacyl-tRNA synthetases | journal = Biophysical Chemistry | volume = 131 | issue = 1–3 | date=decembar 2007 | pmid = 17889423 | doi = 10.1016/j.bpc.2007.08.006 |pages=29–35}}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Francklyn C, Musier-Forsyth K, Martinis SA | title = Aminoacyl-tRNA synthetases in biology and disease: new evidence for structural and functional diversity in an ancient family of enzymes | journal = Rna | volume = 3 | issue = 9 | date=septembar 1997 | pmid = 9292495 |pages=954–60}}</ref>

== Evolucija ==

Većina aminoacil tRNK sintetaza date specifičnosti je [[Еволуција (биологија)|evoluciono]] bliža jedna drugima, nego aaRS enzimima drugog specificiteta. Međutim, AsnRS i GlnRS se grupišu unutar -{AspRS}- i -{GluRS}-, respektivno. Većina aaRS enzima date specifičnosti isto tako pripada jednoj klasi. Za raliku od toga, postoje dve distinktne verzije -{LysRS}- - jedna pripada klasi -{I}-, a druga pripada klasi -{II}-.

Molekularna filogenija aaRS enzima obično nije konzistentna sa prihvaćenim [[filogenija]]ma organizama. To jest, one krše tzv. kanonski filogenetski obrazac koji pokazuje većina drugih enzima za tri domena života - -{''[[Археје|Archaea]]''}-, -{''[[Бактерија|Bacteria]]''}-, i -{''[[Еукариоте|Eukarya]]''}-. Pored toga, filogenije izvedene za aaRS različitih aminokiselina često se ne slažu jedne s drugima. Dodatno, aaRS paralozi unutar iste vrste pokazuju visok stepen divergencije među sobom. Postoje jasne indikacije da je do horizontalnog transfera došlo nekoliko puta tokom evolucione istorije aaRS molekula.<ref>{{cite journal | vauthors = Woese CR, Olsen GJ, Ibba M, Söll D | title = Aminoacyl-tRNA synthetases, the genetic code, and the evolutionary process | url = https://archive.org/details/sim_microbiology-and-molecular-biology-reviews_2000-03_64_1/page/202 | journal = Microbiology and Molecular Biology Reviews | volume = 64 | issue = 1 | date=mart 2000 | pmid = 10704480 | pmc = 98992 | doi = 10.1128/MMBR.64.1.202-236.2000 |pages=202–36}}</ref><ref name=":0">{{cite journal | vauthors = Chaliotis A, Vlastaridis P, Mossialos D, Ibba M, Becker HD, Stathopoulos C, Amoutzias GD | title = The complex evolutionary history of aminoacyl-tRNA synthetases | journal = Nucleic Acids Research | volume = 45 | issue = 3 | date=februar 2017 | pmid = 28180287 | pmc = 5388404 | doi = 10.1093/nar/gkw1182 |pages=1059–1068}}</ref>

Široko zastupljeno verovanje u evolucionarnu stabilnost ove superfamilije, prema kome svaki organizam ima sve aminoacilne tRNK sintetaze za svoje korespondirajuće aminokiseline je pogrešno. Genomske analize velikog obima na ~2500 prokariotskih genoma su pokazale da mnogima od njih nedostaje jedan ili više aaRS gena, dok mnogi genomi imaju jedan ili više paraloga.<ref name=":0" /> -{AlaRS}-, -{GlyRS}-, -{LeuRS}-, -{IleRS}- i -{ValRS}- su evoluciono najstabilniji članovi familije. -{GluRS}-, -{LysRS}- i -{CysRS}- često imaju paraloge, dok su -{AsnRS}-, -{GlnRS}-, -{PylRS}- i -{SepRS}- često odsutni iz mnogih genoma.

Sa izuzetkom -{AlaRS}-, otkriveno je da je kod 19 od 20 ljudskih aaRSs dodat bar jedan novi domen ili motiv.<ref>{{cite journal | vauthors = Guo M, Yang XL, Schimmel P | title = New functions of aminoacyl-tRNA synthetases beyond translation | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 11 | issue = 9 | date=septembar 2010 | pmid = 20700144 | doi = 10.1038/nrm2956 |pages=668–74}}</ref> Ovi novi domeni i motivi variraju po funkciji i uočeni su u raznim formama života. Česta nova funkcija među ljudskim aaRS molekulima je pružanje dodatne regulacije bioloških procesa. Postoji teorija prema kojoj je povećani broj aaRS molekula sa dodatim domenima posledica kontinuirane evolucije viših organizama sa kompleksnijim i efikasnijim gradivnim blokovima i biološkim mehanizmima. Deo dokaza ove teorije je da nakon dodatka novog domena u aaRS, taj domen postaje potpuno integrisan. Stoga je funkcionalnost novog domena konzervirana od te tačke nadalje. <ref>{{cite journal | vauthors = Lee SW, Cho BH, Park SG, Kim S | title = Aminoacyl-tRNA synthetase complexes: beyond translation | journal = Journal of Cell Science | volume = 117 | issue = Pt 17 | date=avgust 2004 | pmid = 15286174 | doi = 10.1242/jcs.01342 |pages=3725–34}}</ref>

== Vidi još ==
* [[TARS (gen)]]

== Reference ==
{{reflist|32em}}

== Spoljašnje veze ==
* {{MeshName|Amino+Acyl-tRNA+Synthetases}}
* {{UCSC genome browser|AARS}} 
* {{UCSC gene details|AARS}}
* {{InterPro content|IPR015273}}
* {{InterPro content|IPR008909}}

{{Ligaze CO CS i CN-lat}}
{{Ugljenično-ugljenične ligaze-lat}}
{{Ligaze-lat}}
{{Enzimi-lat}}
{{Portal bar-lat|Molekularna i ćelijska biologija|border=no}}

{{normativna kontrola}}

[[Категорија:ЕЦ 6.1]]
[[Категорија:Биосинтеза протеина]]