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Uma aminoacil-tRNA sintetase (aaRS ou ARS), também chamada tRNA-ligase, é uma enzima que catalisa a esterificação de um específico aminoácido (ou de um seu precursor) em um dos possíveis tRNA correspondentes, com vista a formar um aminoacil-tRNA, ou seja, liga o aminoácido apropriado ao seu tRNA.
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Ela faz isso catalisando a transesterificação de um aminoácido cognato específico ou seu precursor para um de todos os seus tRNAs cognatos compatíveis para formar um aminoacil-tRNA. Em humanos, os 20 tipos diferentes de aa-tRNA são produzidos pelas 20 diferentes aminoacil-tRNA sintetases, uma para cada aminoácido do código genético.
A sintetase liga inicialmente uma molécula de ATP e o correspondente aminoácido (ou seu precursor), para formar un aminoacil-adenilato, com libertação de uma molécula de pirofosfato. O complexo adenilato-aaRS liga-se então à molécula de tRNA apropriada, e o aminoácido é transferido do aa-AMP para o 2'- oo 3'-OH da última base de tRNA (A76) no extremo 3' da molécula. Algumas sintetases também mediam a reacção de proofreading, para assegurar uma alta fidelidade no carregamento das moléculas de tRNA; se o tRNA for incorrectamente carregado, a ligação aminoacil-tRNA é hidrolizada.
Isso às vezes é chamado de "carregar" ou "carregar" o tRNA com um aminoácido. Uma vez que o tRNA é carregado, um ribossomo pode transferir o aminoácido do tRNA para um peptídeo em crescimento, de acordo com o código genético. Aminoacil tRNA, portanto, desempenha um papel importante no tradução de RNA, a expressão de genes para criar proteínas.
A sintetase primeiro liga ATP e o aminoácido correspondente (ou seu precursor) para formar um aminoacil-adenilato, liberando pirofosfato inorgânico (PPi ). O complexo adenilato-aaRS liga-se então ao braço D da molécula de tRNA apropriado e o aminoácido é transferido do aa-AMP para o OH 2'- ou 3' do último nucleotídeo de tRNA (A76) na extremidade final 3'.
O mecanismo pode ser resumido na seguinte série de reações:
Resumindo as reações, a reação geral altamente exergônica é a seguinte:
Algumas sintetases também medeiam uma reação de edição para garantir a alta fidelidade do carregamento do tRNA. Se o tRNA incorreto for adicionado (aka. o tRNA é considerado cobrado indevidamente), a ligação aminoacil-tRNA é hidrolisada. Isso pode acontecer quando dois aminoácidos têm propriedades diferentes, mesmo que tenham formas semelhantes—como é o caso com valina e treonina.
A precisão de aminoacil-tRNA sintetase é tão alto que muitas vezes é emparelhado com a palavra "superespecificidade" quando comparada com outras enzimas que estão envolvidas no metabolismo. Embora nem todas as sintetases possuam um domínio com a finalidade única de edição, elas o compensam por possuírem ligação e ativação específicas de seus aminoácidos afiliados. Outra contribuição para a precisão dessas sintetases é a razão entre as concentrações de aminoacil-tRNA sintetase e seu tRNA cognato. Como o tRNA sintetase acila indevidamente o tRNA quando a sintetase é produzida em excesso, deve existir um limite nos níveis de aaRSs e tRNAs in vivo.[1][2]
Existem duas classes de aminoacil-tRNA sintetases, cada uma composta por dez enzimas:[3][4]
A única excepção é a fenilalanil-tRNA sintetase (PheRS), enzima de classe II que liga a fenilalanina ao 2'-OH do tRNAPhe.
Os aminoácidos estão ligados ao grupo hidroxila (-OH) da adenosina através do grupo carboxila (-COOH).
Independentemente de onde o aminoacil está inicialmente ligado ao nucleotídeo, o 2'-O-aminoacil-tRNA acabará por migrar para a posição 3' via transesterificação.
Ambas as classes de aminoacil-tRNA sintetases são proteínas multidomínio. Em um cenário típico, um aaRS consiste em um domínio catalítico (onde ocorrem ambas as reações acima) e um domínio de ligação do anticódon (que interage principalmente com a região do anticódon do tRNA). Os RNAs de transferência para diferentes aminoácidos diferem não apenas em seu anticódon, mas também em outros pontos, dando a eles configurações globais ligeiramente diferentes. As aminoacil-tRNA sintetases reconhecem os tRNAs corretos principalmente por meio de sua configuração geral, não apenas por meio de seu anticódon.[5] Além disso, alguns aaRSs possuem domínios de ligação de RNA adicionais e domínios de edição que clivam moléculas de aminoacil-tRNA pareadas incorretamente.[6]
. PMID 7692438. doi:10.1073/pnas.90.19.8763Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
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