一瞥古代蛋白质合成系统


该研究突出了当前遗传密码通过AAR的转换来演变的可能机制。Credit Tadashi Ando(东京科学大学)

在细胞中,基于遗传密码合成蛋白质。每种蛋白质通过称为“核苷酸”的化学物质的三联组合编码,并且在多步骤过程之后,任何三种三重码的连续“读数”将导致氨基酸链,蛋白质的产生。

遗传密码与恰当地称为转移RNA或TRNA的特殊功能RNA与正确的氨基酸相匹配(顺便提及,本身由其自身类型的“代码”组成)。通过识别在TRNA上的独特结构部件,通过TRNA精确地将特定氨基酸精确地将特定氨基酸分配给正确的“代码”。在氨基酸丙氨酸的情况下,由酶醛族醛 - TRNA合成酶(ALARS)识别的同一性元素是不太可能的碱基对“G3:U70”,其存在于minihelix结构(氨基酸接受上半区)中TRNA。考虑到其在认可代码中的重要性,基对被称为“操作RNA码”。

这种复杂的TRNA-AARS系统的演变是一个令人迷人的谜,因为现有的进化证据表明,含有该操作代码的TRNA的上半部分在进化历史上出现而不是结合到mRNA的三联码的下半部分。有趣的是,在原始的微生物中,纳米统计学α和α和β编码的基因被分裂,两个基因分开染色体的一半。

这种有趣的事实激发了东京科学大学的科学家团队,由科技园教授领导,假设N. Equitans中的这些分裂形式的ALARS可能与AARS酶活性的进化史相有关。

Tamura教授强调他们的研究的重要性,在分子演变中,在进化的环境中,“α-α显示G3:U70-u70-无关加入丙氨酸到RNA minihelix区域。我们的数据表明存在简化的过程在进化过程的早期在进化过程中,在G3:U70碱基对的外观之前,丙氨酸除了alanine的添加到Trna。“

上述tRNAs的迷你螺旋部分先前被认为是许多aars添加氨基酸的区域。为了了解丙氨酸特异性tRNA (tRNAAla)的minihelix (minihelixAla)与AlaRS亚基的相互作用过程,研究人员克隆了N. equitans的α和β亚基编码序列,并对合成的蛋白进行纯化。

研究人员注意到,在相对较高的浓度下,AlaRS-α单独能够向tRNAAla和minihelixAla中添加丙氨酸。然后观察到AlaRS-α单独与tRNAAla的丙氨酸接受区末端相互作用,而不与G3:U70碱基对相互作用。这与之前对tRNAAla和AlaRS系统的认识形成了鲜明对比。当AlaRS-α和AlaRS-β同时存在时,AlaRS以G3: u70依赖的方式向tRNAAla和minihelixAla中添加丙氨酸,但AlaRS-α单独作用时,tRNAAla和minihelixAla以G3: u70独立的方式添加丙氨酸。研究人员推断,“G3:U70可能是一种迟来的‘操作RNA代码’,与后来的AlaRS-β亚基进化结合进一步特异性的丙化系统有关。”

那么,是什么让这项研究的发现如此重要呢?Tamura教授解释了他们研究结果的重要性,“我们的发现首次揭示了一个G3: u70独立的丙氨酸加成机制存在。此外,利用被认为是tRNA的原始形式的‘RNA迷你螺旋’分子,我们也可以阐明G3:U70碱基对进化出现之前tRNA的‘形态’。”

虽然讨论了他们的研究更广泛的含义,但Tamura教授仔细评论“科学的突破几乎总是来自奇妙驱动的研究,我们的研究结果接近了生命起源的谜团。它有可能改变许多领域“。他的团队现在正在使用N. Equitans alare-α的突变体,但他们目前的调查结果在八月发表于八月问题的封面上发表的突变体,这足以让原因给予重新思考章节据信的科学家认为是进化史上的基础!

参考

原文标题:G:U型无关的RNA minihelix氨基酰基氨基酰化通过NanoAchaeum Equitans alanyl-TRNA合成酶:深入了解氨基酰基-TRNA合成酶的演变

杂志:分子进化杂志

DOI: 10.1007 / s00239 - 020 - 09945 - 1

可以访问Springer Nature Sharedit提供的全文,可以访问https://rdcu.be/b32lr.

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