Wybutosine - Wybutosine

Wybutosine
Wybutosine.svg
Имена
Название ИЮПАК
7-{(3S) -4-Метокси-3 - [(метоксикарбонил) амино] -4-оксобутил} -4,6-диметил-3- (β-D-рибофуранозил) -3,4-дигидро-9ЧАС-имидазо [1,2-a] пурин-9-он
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
СокращенияyW
ЧЭБИ
ChemSpider
Характеристики
C21ЧАС28N6О9
Молярная масса508.488 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

В биохимия, вибутозин (yW) сильно модифицированный нуклеозид из фенилаланин переносить РНК который стабилизирует взаимодействие между кодоны и антикодоны во время синтез белка.[1] Обеспечение точного синтеза белка имеет важное значение для поддержания здоровья, поскольку дефекты модификаций тРНК могут вызывать заболевания. У эукариотических организмов он обнаруживается только в положении 37, 3'-соседнем с антикодоном, фенилаланиновой тРНК. Вибутозин обеспечивает правильную трансляцию за счет стабилизации пары оснований кодон-антикодон во время процесса декодирования.[2]

Биосинтетический путь

Используя С. cerevisiae модели был предложен путь биосинтеза вибутозина. Проходя через мультиферментный процесс, на первом этапе синтеза участвует фермент N1-метилтрансфераза TRM5, который метилирует сайт G37 фенилаланиновой тРНК и превращает его в m1G37. Затем m1G37 действует как субстрат для фермента TYW1 и образует трициклическое ядро ​​вибутозина с флавинмононуклеотид (FMN) в качестве кофактора. Затем фермент TYW2 переносит α-амино-α-карбоксипропильную группу из Ado-Met, обычного субстрата, участвующего в переносе метильных групп, в боковую боковую цепь в положении C-7 yW-187 с образованием yW-86. TYW3 действует как катализатор метилирования N-4 yW-86 с образованием yW-72. TYW4 и Ado-Met-зависимая карбоксиметилтрансфераза затем метилирует α-карбоксигруппу yW-72 с образованием yW-57. Наконец, благодаря предсказанной второй функции TYW4 или других неидентифицированных факторов, метоксикарбонилирование α-аминогруппы боковой цепи yW-58 дает желаемую молекулу вибутозина.[1]

Вибутозин также можно эффективно синтезировать химическим путем.[3][4]

Гипермодификация и роль в стабилизации РНК

Было высказано предположение, что вибутозин и другие неестественные нуклеозиды приводят к единственному результату гипермодификации. Эта гипермодификация в позиции 37 тРНКPhe может допускать взаимодействия с накоплением оснований, которые играют ключевую роль в поддержании рамки считывания.[5] Благодаря его большим ароматическим группам, взаимодействия стэка с соседними основаниями A36 и A38 усиливаются, что помогает ограничить гибкость антикодона.[6] Было обнаружено, что когда тРНКPhe не хватает вибутозина, происходит усиление сдвига рамки. Как правило, модификации в положении 37 предотвращают спаривание оснований с соседними нуклеотидами, помогая поддерживать и открывать конформацию петли, а также создавая петлю антикодона для декодирования. Вибутозиновая модификация тРНКPhe обнаружено, что сохраняется у архей и эукариев, но не обнаруживается у бактерий. Исследования 1960-х и 1970-х годов показали, что многие мутации могут привести к проблемам с точностью перевода. Дальнейшее изучение механизмов, участвующих в точности трансляции, выявило важность модификаций в положениях 34 и 37 тРНК. Независимо от вида эти сайты тРНК почти всегда модифицируются. Тот факт, что вибутозин и его различные производные обнаруживаются только в положении 37, может указывать на природу кодонов фенилаланина, UUU и UUC, и их склонность к проскальзывание рибосомы.[7] Это привело к предположению, что тРНКPhe модификация в положении 37 коррелирует с количеством полиуридина скользкие последовательности найдено в геномах.[8]

Потенциал смены кадров

Роль Wybutosine в предотвращении сдвигов фреймворка вызвала ряд вопросов относительно его важности, поскольку существуют и другие стратегии, помимо модификации с помощью yW, для предотвращения сдвига. У Drosophila нет модификации в положении 37, тогда как у млекопитающих yW модифицируется там. Чтобы объяснить эту изменчивость, возникла идея сдвига фрейма. Это означает, что клетки используют сдвиг рамки как механизм для саморегулирования, а не пытаются постоянно избегать сдвига рамки.[9] Было высказано предположение, что сдвиг кадров может использоваться программным образом, возможно, для увеличения разнообразия кодирования.

Рекомендации

  1. ^ а б Нома А., Кирино Ю., Икеучи Ю., Сузуки Т. (2006). «Биосинтез вибутозина, гипер-модифицированного нуклеозида в эукариотической фенилаланиновой тРНК». EMBO J. 25 (10): 2142–54. Дои:10.1038 / sj.emboj.7601105. ЧВК  1462984. PMID  16642040.
  2. ^ Сузуки, Y; Noma, A; Сузуки, Т; и другие. (2007). «Кристаллическая структура радикального фермента SAM, катализирующего образование трициклических модифицированных оснований в тРНК». Дж Мол Биол. 372 (5): 1204–14. Дои:10.1016 / j.jmb.2007.07.024. PMID  17727881.
  3. ^ Итая Т., Канай Т., Иида Т. (2002). «Практический синтез вибутозина, гипермодифицированного нуклеозида дрожжевой рибонуклеиновой кислоты, переносящей фенилаланин». Chem. Pharm. Бык. 50 (4): 530–3. Дои:10.1248 / cpb.50.530. PMID  11964003.
  4. ^ Hienzsch A, Deiml C, Reiter V, Carell T (2013). «Полный синтез гипермодифицированных оснований РНК вибутозина и гидроксивибутозина и их количественное определение вместе с другими модифицированными основаниями РНК в растительных материалах». Химия. 19 (13): 4244–8. Дои:10.1002 / chem.201204209. PMID  23417961.
  5. ^ Хелм, М; Альфонсо, JD (2014). «Посттранскрипционные модификации РНК: игра в метаболические игры в химическом Леголанде клетки». Chem. Биол. 21 (2): 174–85. Дои:10.1016 / j.chembiol.2013.10.015. ЧВК  3944000. PMID  24315934.
  6. ^ Стюарт, JW; Кошлап, КМ; Guenther, R; Агрис, П.Ф. (2003). «Встречающаяся в природе модификация ограничивает конформационное пространство антикодонного домена тРНК (Phe)». Дж Мол Биол. 334 (5): 901–18. Дои:10.1016 / j.jmb.2003.09.058.
  7. ^ Кристиан, Т; Lahoud, G; Лю, К; Хоу, Ю.М. (2010). «Контроль каталитического цикла парой аналогичных ферментов модификации тРНК». Дж Мол Биол. 400 (2): 204–17. Дои:10.1016 / j.jmb.2010.05.003. ЧВК  2892103. PMID  20452364.
  8. ^ Джекман, Дж. Э .; Альфонсо, JD (2013). «Трансферные модификации РНК: игровая площадка комбинаторной химии природы». РНК Wiley Interdiscip Rev. 4 (1): 35–48. Дои:10.1002 / wrna.1144. ЧВК  3680101. PMID  23139145.
  9. ^ Waas, WF; Друзья, З; Ханан, М; Шиммель, П. (2007). «Роль модификации основания тРНК и ее предшественников в сдвиге рамки считывания у эукариот». J Biol Chem. 282 (36): 26026–34. Дои:10.1074 / jbc.m703391200. PMID  17623669.