Antikodón

Zjednodušený obrázok syntézy bielkovín. tRNA (žltý obdĺžnik) má na jednej strane antikodón (tri písmená v spodnej časti) a navrchu aminokyselinu (červený kruh). Pomocou antikodónu sa viaže na mRNA (zelený pruh) a rozlišuje daný kodón (písmená na mRNA).

Antikodón je triplet (trojica) nukleotidov, ktorý sa nachádza na transferovej ribonukleovej kyseline (tRNA). Je komplementárny s kodónovým tripletom, ktorý sa nachádza na mediátorovej ribonukleovej kyseline (mRNA).[1] Umožňuje tak počas translácie rozlíšiť sekvenciu tripletov v mRNA a priradiť im vhodnú aminokyselinu, vďaka čomu môže prebiehať syntéza bielkovín.

Štruktúra

Štruktúra tRNA, antikodón sa nachádza v spodnej časti (v tomto prípade CUC)

Antikodón sa nachádza v špecifickej časti tRNA, ktorá je podľa neho pomenovaná – táto časť sa označuje ako antikodónové rameno. Toto rameno je tvorená párom piatich báz, za ktorými nasleduje niekoľko báz, medzi ktorými sa nachádza práve i antikodón.[2]

Vlastnosti

Antikodón je triplet nukleotidov. Na každej z týchto troch pozícií môže byť jedna zo štyroch báz (adenín, guanín, cytozín alebo uracil), takže celkovo môže existovať 4×4×4 = 64 rôznych antikodónov, ktoré by teoreticky mohli rozlíšiť až 64 rôznych aminokyselín. Niektoré antikodóny však prislúchajú tej istej aminokyseline, napríklad antikodóny AAA a GAA kódujú fenylalanín (kodóny UUU a UUC). Preto sa genetický kód označuje ako degenerovaný, čo znamená, že jednej aminokyseline môže prislúchať viac než jeden kodón.[2]

Niektoré kodóny nekódujú aminokyseliny, ale označujú začiatok alebo koniec translácie. Začiatok translácie štandardne označuje kodón AUG, takzvaný štart kodón, ktorý zároveň kóduje metionín. Tento kodón je u prokaryotov rozlišovaný špeciálnou tRNA, ktorá prislúcha N-formylmetionínu a líši sa od klasickej tRNA, ktorá kóduje metionín, i keď majú rovnaký antikodón. Koniec translácie potom označujú takzvané stop kodóny, štandardne UAA, UAG a UGA, ktoré však nie sú rozlišované pomocou tRNA, ale pomocou špeciálnych bielkovín zvaných uvoľňovacie faktory.[2] To znamená, že antikodóny UUA, CUA a UCA sa bežne nenachádzajú v žiadnej tRNA.[3] Tieto antikodóny sa však výnimočne objavujú v tRNA, ktoré odpovedajú špeciálnym aminokyselinám, konkrétne selenocysteínu a pyrolyzínu.[2] Alternatívne je tieto antikodóny možné využiť na priradenie novým (nekódovaným) aminokyselinám v rámci bioortogonálnej chémie, kedy sa na tRNA s daným antikodónom naviaže zvolená aminokyselina a táto tRNA potlačí daný stop kodón.[4]

Translácia

Antikodóny musia presne rozlišovať kodón prítomný na mRNA, aby bola zaistená presná translácia. Keby antikodón tRNA nebol schopný rozlíšiť kodóny v mRNA dostatočne presne, vznikali by chyby pri syntéze bielkovín, takže by vznikali nesprávne bielkoviny. Túto stabilizáciu zariaďuje ribozóm, respektívne ribozomálna RNA (rRNA), na základe správneho párovania kodónu so správnym antikodónom. Chybovosť translácie je okolo 10-4 (1 chyba v 10 000 prípadoch).[2]

Kvôli tomu sa v antikodónoch alebo v ich blízkosti niekedy nachádzajú neštandardné bázy, teda iné nukleozidy než len adenozín, cytidín, guanozín a uridín. Tieto bázy takisto pomáhajú stabilizovať interakciu kodónu s antikodónom. V antikodóne sa môže nachádzať napríklad 1-metylinozín (modifikovaný inozín), ktorý je prítomný v eukaryotickej tRNA, ktorá prislúcha alanínu (tRNAAla),[5] alebo lyzidín, ktorý sa nachádza v tRNAIle, ktorá sa páruje s kodónom AUA.[6]

Niektoré antikodóny sú zároveň schopné rozlíšiť viac než jeden kodón. Vďaka tomu nie je nutných 61 rôznych tRNA (64 kombinácií mínus 3 stop kodóny), ale stačí ich menší počet. Interakcia poslednej bázy kodónu s prvou bázou antikodónu totiž nemusí prebiehať podľa Watsonovho-Crickovho párovania báz (teda adenín s uracilom a cytozín s guanínom), ale môže dochádzať ku kolísavému párovaniu. Napriek tomu majú napríklad niektoré eukaryoty až 150 rôznych tRNA.[2]

Aminoacylácia

V niektorých prípadoch antkodóny takisto zaručujú, že na danú tRNA bude naviazaná správna aminokyselina. Aminoacyláciu tRNA (naviazanie aminokyseliny na tRNA) katalyzujú aminoacyl-tRNA syntetázy (aaRS), ktoré sa delia na dve triedy. aaRS triedy I využívajú antikodón na rozlíšenie správnej tRNA, zatiaľ čo aaRS triedy II antikodón nerozlišujú (rozlišujú tRNA iným spôsobom).[2]

Referencie

  1. ↑ Antikodón. In: Encyclopaedia Beliana [online]. Bratislava: Encyklopedický ústav Slovenskej akadémie vied, 1999/08, [cit. 2023-06-19]. Dostupné online. ISBN 978-80-89524-30-3.
  2. ↑ a b c d e f g VOET, Donald. Biochemistry. Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, 2011. (4th edition.) Dostupné online. ISBN 978-0-470-57095-1. S. 1338-1428.
  3. ↑ Translácia [online]. Biopedia.sk, [cit. 2023-06-19]. Dostupné online.
  4. ↑ LIU, David R.; MAGLIERY, Thomas J.; PASTRNAK, Miro. Engineering a tRNA and aminoacyl-tRNA synthetase for the site-specific incorporation of unnatural amino acids into proteins in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1997-09-16, roč. 94, čís. 19, s. 10092–10097. Dostupné online [cit. 2023-06-19]. ISSN 0027-8424. DOI: 10.1073/pnas.94.19.10092. (po anglicky)
  5. ↑ TORRES, Adrian Gabriel; PIÑEYRO, David; RODRÍGUEZ-ESCRIBÀ, Marta. Inosine modifications in human tRNAs are incorporated at the precursor tRNA level. Nucleic Acids Research, 2015-05-26, roč. 43, čís. 10, s. 5145–5157. Dostupné online [cit. 2023-06-19]. ISSN 1362-4962. DOI: 10.1093/nar/gkv277. (po anglicky)
  6. ↑ SALOWE, Scott P.; WILTSIE, Judyann; HAWKINS, Julio C.. The Catalytic Flexibility of tRNAIle-lysidine Synthetase Can Generate Alternative tRNA Substrates for Isoleucyl-tRNA Synthetase. Journal of Biological Chemistry, 2009-04, roč. 284, čís. 15, s. 9656–9662. Dostupné online [cit. 2022-09-21]. DOI: 10.1074/jbc.M809013200. (po anglicky)
Portal Biologický portál
Chemický portál