อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทส
อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทสเป็นเอนไซม์ที่ติดกรดอะมิโนที่ถูกต้องเข้ากับ tRNA ที่ถูกต้อง ทำให้การแปลรหัสพันธุกรรมเป็นโปรตีนเกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำ
อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทสคืออะไร
อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทสเป็นเอนไซม์ที่จับคู่กรดอะมิโนกับ transfer RNA ที่สอดคล้องกัน ปฏิกิริยานี้สร้าง tRNA ที่ถูกชาร์จ หรือที่เรียกว่า aminoacyl-tRNA ไรโบโซมต้องพึ่ง tRNA ที่ถูกชาร์จเหล่านี้ระหว่างการแปลรหัส ดังนั้นเอนไซม์กลุ่มนี้จึงช่วยเชื่อมรหัสพันธุกรรมเข้ากับการสร้างโปรตีนจริง
การชาร์จ tRNA
ปฏิกิริยาการชาร์จมักเกิดสองขั้นตอน ขั้นแรก เอนไซม์กระตุ้นกรดอะมิโนโดยใช้ ATP และสร้างตัวกลาง aminoacyl-AMP จากนั้นจึงถ่ายโอนกรดอะมิโนไปยังปลาย 3' ของ tRNA ที่ตรงกัน ผลลัพธ์คือ aminoacyl-tRNA ที่สามารถนำกรดอะมิโนไปส่งให้ไรโบโซม
ทำไมความแม่นยำเริ่มตรงนี้
ไรโบโซมตรวจว่าแอนติโคดอนของ tRNA ตรงกับโคดอนบน mRNA หรือไม่ แต่มันไม่ได้ตรวจโดยตรงว่า tRNA นั้นถือกรดอะมิโนที่ถูกต้องหรือเปล่า นั่นทำให้อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทสเป็นจุดตรวจความแม่นยำสำคัญ หากติดกรดอะมิโนผิด ไรโบโซมอาจนำกรดอะมิโนนั้นเข้าไปในโปรตีน
การจำ tRNA ที่ถูกต้อง
ซินเทเทสแต่ละชนิดจำลักษณะเอกลักษณ์บน tRNA คู่ของมัน ลักษณะเหล่านี้อาจรวมถึงแอนติโคดอน ก้านรับกรดอะมิโน เบส discriminator และรายละเอียดโครงสร้างอื่น ๆ รูปแบบการจำแนกแตกต่างกันตามกรดอะมิโนและสิ่งมีชีวิต แต่หลักการเหมือนกัน คือเอนไซม์อ่านรูปร่างและลำดับของ tRNA
การแก้ไขและพิสูจน์อักษร
กรดอะมิโนบางชนิดมีเคมีคล้ายกันพอที่จะทำให้เกิดความผิดพลาด ซินเทเทสหลายชนิดมีตำแหน่งแก้ไขที่ตัดกรดอะมิโนผิดออกก่อนหรือหลังจากถูกถ่ายโอนไปยัง tRNA การพิสูจน์อักษรนี้เพิ่มความเที่ยงตรงของการแปลรหัสอย่างมาก โดยเฉพาะกับกรดอะมิโนที่แยกแยะได้ยากด้วยขนาดหรือเคมี
เอนไซม์คลาส I และคลาส II
อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทสมักถูกจัดเป็นตระกูลคลาส I และคลาส II สองคลาสนี้ต่างกันด้านโครงสร้าง วิธีเข้าหาปลายรับของ tRNA และด้านของไรโบสปลายสุดที่ถูก aminoacylate ก่อน การแบ่งนี้เก่าแก่มากและมีประโยชน์ต่อการเข้าใจวิวัฒนาการของเอนไซม์
มากกว่าการแปลรหัสทั่วไป
แม้หน้าที่หลักคือการชาร์จ tRNA แต่ซินเทเทสบางชนิดและโปรตีนคล้ายซินเทเทสมีหน้าที่เสริมด้วย ในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ มันอาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมยีน การตัดต่อ RNA การตอบสนองต่อความเครียด หรือการส่งสัญญาณ บทบาทเสริมเหล่านี้หลากหลายมากและไม่ควรทำให้ลืมหน้าที่ชาร์จหลัก
ทำไมจึงสำคัญ
อะมิโนอะซิล-tRNA ซินเทเทสคือผู้ตีความรหัสพันธุกรรมที่ซ่อนอยู่ โคดอนจะไม่เชื่อมกับกรดอะมิโนอย่างน่าเชื่อถือหากไม่มีเอนไซม์เหล่านี้ มันสำคัญต่อความแม่นยำของการแปลรหัส วิวัฒนาการของรหัสพันธุกรรม งานวิจัยยาปฏิชีวนะ โรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม และชีววิทยาสังเคราะห์ที่ต้องการขยายสิ่งที่โปรตีนบรรจุได้