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8.16:

Sintesi dell'RNA di trasporto

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Biologia Molecolare
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Transfer RNA Synthesis

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Gli RNA di trasferimento o i tRNA non codificanti, giocano un ruolo importante nella sintesi proteica. Le cellule eucariotiche contengono più di 50 tRNA distinti, ciascuno portante uno specifico amminoacido. Il tRNA ripiegato ha tre anelli a forcina un anello anticodone, un anello a T e un anello D.Le tre estremità principali della molecola hanno una sequenza CCA conservata che lega covalentemente un amminoacido.Inoltre, i tRNA contengono molte basi modificate in diverse posizioni. Un gene tRNA è trascritto da RNA polimerasi III come un lungo precursore tRNA o pre-RNA. Il pre-tRNA contiene una sequenza leader a cinque primi, una sequenza trailer a tre primi comprendente un tratto di poliuridine, un introne lungo 14 nucleotidi, e basi non modificate.Il precursore tRNA subisce un trattamento post-trascrizionale e modifiche prima di ottenere un tRNA maturo. L’entità dell’elaborazione varia in modo significativo in ordine e tipo per i diversi tRNA. La prima fase del trattamento del tRNA comporta la rimozione della sequenza dei cinque primi leader ed è catalizzata da un enzima RNA chiamato ribonucleasi P o RNasi P.Questo enzima contiene 00 01 29.920 00:01:33.730 RNA cataliticamente attivo che rimuove la sequenza dei cinque primi leader.Nella seconda fase, la sequenza all’estremità 3 primi è tagliata da una o più nucleasi come l’esonucleasi, RNase D.00:01:44.530 00:01:47.800 Nella terza fase della serie, vengono aggiunti i tre primi terminali, trinucleotide CCA-mancanti, alcuni batteri e tutti i precursori del tRNA eucariotico. In tutti i pre-tRNA eucariotici, un enzima chiamato tRNA nucleotidil transferasi, aggiunge la sequenza CCA ai tre primi finali processati. Successivamente, nucleotidi multipli nel pre-tRNA sono modificati chimicamente in posizioni specifiche.Modifiche comuni delle basi, includono metilazione, deamminazione, riduzione, e isomerizzazione. Nella fase finale di processazione di tRNA, la sequenza intronica viene suddivisa dai trascritti di tRNA per produrre un tRNA maturo.

8.16:

Sintesi dell'RNA di trasporto

One of the unique features of tRNA is the presence of modified bases. In some tRNAs, modified bases account for nearly 20% of the total bases in the molecule. Altogether, these unusual bases protect the tRNA from enzymatic degradation by RNases.

Each of these chemical modifications is carried by a specific enzyme, post-transcription. All of these enzymes have unique base and site-specificity. Methylation, the most common chemical modification, is carried by at least nine different enzymes, with three enzymes dedicated for the methylation of Guanine at different positions.

The nature and position of these modified bases are species-specific. Thus, there are several bases that are exclusive to eukaryotes or prokaryotes. For instance, thiolation of Adenine is only observed in prokaryotes, whereas methylation of cytosine is restricted to eukaryotes. Overall, eukaryotic tRNAs are modified to a greater extent than those from prokaryotes.

Although the nature of modifications may vary, some regions of the tRNA are always heavily modified. Each of the three stem-loop regions or “arms'' of the tRNA, have modified bases that serve unique purposes. The TΨC arm, named after the presence of the nucleotides, Thymine, Pseudouridine and Cytosine, is recognized by the ribosome during translation. The DHU or D arm that contains the modified pyrimidine dihydrouracil, serves as a recognition site for the aminoacyl-tRNA synthetase enzyme, that catalyzes the covalent addition of an amino acid to the tRNA. The anticodon loop often has a Quenine base, which is a modified Guanine. This base creates a Wobble pair with the codon sequence on the mRNA, i.e. it forms a base pair that does not follow Watson-Crick base pair rules. Usually, a tRNA binds the mRNA more “loosely” in the third position of the codon. This allows several types of non-Watson–Crick base pairing or Wobble bases at the third codon position. It has been observed that the presence of Quenine in the first position of the anticodon, which pairs with the third position of the codon, improves the translation accuracy of the tRNA.

Suggested Reading

  1. Brahmachari, Vani, and T. Ramakrishnan. "Modified bases in transfer RNA." Journal of Biosciences 6, no. 5 (1984): 757-770.
  2. Crick, F. H. C. "Codon-anticodon pairing: the wobble hypothesis." (1966).