Агматидин

Не путать с Агматином .

Агматидин

Имена
Название ИЮПАК N- (4-Карбамимидобутил)-4-имино-1-(β- D- рибофуранозил)-1,4-дигидро-2-пиримидинамин
Идентификаторы
Номер CAS	1221169-70-5
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение
КЭБ	ЧЕБИ:64329
ХимическийПаук	24604125
ПабХим CID	44593871
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID701029783
показывать ИнЧИ InChI=1S/C14H25N7O4/c15-9-3-6-21(12-11(24)10(23)8(7-22)25-12)14(20-9)19-5-2-1-4-18-13(16)17/h3,6,8,10-12,22-24H,1-2,4-5,7H2,(H2,15,19,20)(H4,16,17,18)/t8-,10-,11-,12-/m1/s1 Key: NHQSDCRALZPVAJ-HJQYOEGKSA-N InChI=1/C14H25N7O4/c15-9-3-6-21(12-11(24)10(23)8(7-22)25-12)14(20-9)19-5-2-1-4-18-13(16)17/h3,6,8,10-12,22-24H,1-2,4-5,7H2,(H2,15,19,20)(H4,16,17,18)/t8-,10-,11-,12-/m1/s1 Key: NHQSDCRALZPVAJ-HJQYOEGKBR
показывать УЛЫБКИ c1cn(c(nc1=N)NCCCCNC(=N)N)[C@H]2[C@@H]([C@@H]([C@H](O2)CO)O)O
Характеристики
Химическая формула	С 14 Н 25 Н 7 О 4
Молярная масса	355.399  g·mol −1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Ссылки на инфобоксы

Агматидин (2-агматинилцитидин, символ С ⁺ или АГМ ² C) представляет собой модифицированный цитидин, присутствующий в качающемся положении антикодона нескольких архейных AUA , декодирующих тРНК . Агматидин необходим для правильного декодирования кодона AUA у многих архей и необходим для аминоацилирования тРНК. ^С ₂ с изолейцином.

Введение

Генетический код как триплетные кодоны мРНК описывает , транслируются в белковые последовательности с помощью специфических молекул тРНК, которые могут образовывать пары оснований с кодонами. Точная расшифровка генетического кода является фундаментальной предпосылкой долгосрочного выживания всех организмов. Природа антикодона определяет специфичность водородной связи и, следовательно, точность декодирования тРНК. множество посттранскрипционных модификаций На сегодняшний день обнаружено , которые помогают тРНК увеличить их способность связывать водородные связи. Эти модификации обычно происходят на первом основании антикодона (позиция 34 или положение качающегося основания ), которое спаривается с третьим основанием кодона и имеет решающее значение для специфического распознавания кодонов тРНК.

Правила колебания Крика предполагают, как ограниченный набор тРНК может декодировать более широкий набор кодонов с помощью спаривания оснований колебания. Эти правила успешно объясняют, как большая часть генетического кода специфически транслируется ограниченным числом тРНК. Например, одна фенилаланиновая тРНК с G в первом положении антикодона может иметь пару оснований либо с U, либо с C (таким образом декодируя UUU и UUC), а одна лейциновая тРНК с модифицированным U (2-тиоU) в антикодоне может иметь пару оснований с либо A, либо G (таким образом декодируя UUA и UUG).

Механизм декодирования AUA

Механизм расшифровки в коробке, содержащей AUU, AUC, AUA (все кодируют изолейцин ) и AUG (кодируют метионин ), долгое время оставался загадкой для ученых. AUU и AUC декодируются одной изолейциновой тРНК (тРНК ^С ₁ ), который имеет G в антикодоне, тогда как AUA декодируется отдельной тРНК (тРНК ^С ₂ ). То, как вторая изолейциновая тРНК декодирует AUA, не декодируя при этом AUG, на протяжении многих лет было предметом большого интереса.

Различные классы организмов по-разному решают задачу декодирования АУА. Например, у эукариот тРНК, имеющая инозин в положении 34 (антикодон IAU), может декодировать все три кодона изолейцина, тогда как тРНК, имеющая псевдоуридин в антикодоне (ψAψ), может специфически считывать кодон AUA. У эубактерий тРНК, имеющая лизидин в антикодоне (LAU), может специфически декодировать AUA, но не AUG. Однако механизм, с помощью которого археи решают проблему декодирования AUA, не был известен до начала 2010 года, когда две группы одновременно опубликовали сообщения о том, что архейная тРНК ^С ₂ содержит модифицированный цитидин в положении 34, названный агматидином.

Структура и биосинтез

Агматидин похож на лизидин тем, что C2-оксогруппа цитидина заменена аминогуанидиновым агматином вместо лизина в случае лизидина. Модификацию осуществляет фермент тРНК. ^С _2-2 -агматинилцитидинсинтетаза, продукт гена tiaS, присутствующий у многих представителей архей . Агматидин образуется в клетке путем присоединения агматина к C2-оксогруппе цитидина с помощью TiaS. Агматин, в свою очередь, является продуктом декарбоксилирования аргинина (аминокислоты, присутствующей во всех клетках).

Образование агматидина происходит по трехэтапному механизму. На первом этапе TiaS гидролизует α-β фосфодиэфирную связь АТФ с образованием AMP и PPi. На втором этапе карбонильный кислород C2 C34 атакует атом γ-фосфора с образованием промежуточного соединения p-C34, высвобождая β-Pi. Это контрастирует с механизмом образования лизидина, при котором C2-оксогруппа активируется путем аденилирования, а не фосфорилирования. На третьем этапе первичная аминогруппа агматина атакует углерод C2 промежуточного соединения p-C34, высвобождая γ-Pi и образуя agm. ² C. TiaS также аутофосфорилирует свой Thr18 с помощью γ-фосфата АТФ, высвобождая AMP и β-Pi. Известно, что это важно для AGM. ² Образование C, хотя его точная роль не ясна.

Физиология

Сопряжение агматинового фрагмента с углеродом C2 в C34 вызывает таутомерное преобразование C34, которое изменяет структуру его водородных связей, позволяя ему образовывать пары с аденозином вместо гуанозина . Модификация необходима для декодирования кодонов AUA, а тРНК без модификации не аминоацилируется изолейцином. Более того, было показано, что агматин является важным метаболитом для жизнеспособности Thermococcus kodakaraensis.

Все секвенированные в настоящее время геномы эвриархей и кренархей содержат только одну аннотированную изолейциновую тРНК и три тРНК с антикодоном CAU (аннотированные как метиониновые тРНК). Следовательно, весьма вероятно, что все представители наноархей и корархей используют модификацию агматидина для избирательного чтения кодонов AUA. Однако в настоящее время секвенированные геномы наноархей и корархей содержат две изолейциновые тРНК, одна из которых имеет антикодон UAU (который, вероятно, превращается в ψAψ in-vivo ). Таким образом, считается, что эти классы архей следуют стратегии эукариот для решения проблемы декодирования AUA.

Ссылки

1. Мандал, Дебабрата; Кёрер, Кэролайн; Су, Дэн; Рассел, Сьюзен П.; Кривос, Кади; Каслберри, Колетт М.; Блюм, Пол; Лимбах, Патрик А.; Зёлль, Дитер; РаджБхандари, Уттам Л. (2010). «Агматидин, модифицированный цитидин в антикодоне архейной тРНК. ^С , пары оснований с аденозином, но не с гуанозином» . Proceedings of the National Academy of Sciences . 107 (7): 2872–2877. Бибкод : 2010PNAS..107.2872M . doi : 10.1073/pnas.0914869107 . PMC   2840323 . ПМИД   20133752 ​
2. Икеучи, Ёшихо; Кимура, Нумата, Томоюки; Накамура, Дайго, Такаши; Вада, Такеши; Судзуки, Цутому (2010); для декодирования AUA у архей». Nature Chemical Biology . 6. 4): 277–282. doi : 10.1038 . nchembio.323   / (
3. Хендриксон, Тамара Л. (2010). «Генетический код: архейный путь к грамотности». Химическая биология природы . 6 (4): 248–249. дои : 10.1038/nchembio.335 . ПМИД   20300092 .
4. Терраса, Наохиро; Кимура, Сатоши; Жена Такуо; Нумата, Томоюки; Судзуки, Цутому (2011). «Биогенез 2-агматинилцитидина, катализируемый двойным белком и РНК-киназой TiaS». Структурная и молекулярная биология природы . 18 (11): 1268–1274. дои : 10.1038/nsmb.2121 . ПМИД   22002222 . S2CID   10913903 .
5. Осава, Такуо; Инанага, Хидеко; Кимура, Сатоши; Терасака, Наохиро; Сузуки, Цутому; Нумата, Томоюки (2011). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ архейного фермента, модифицирующего тРНК, TiaS, в комплексе с тРНК. ^Ile2 и ATP» . Acta Crystallographica Раздел F. 67 ( 11): 1414–1416. : 10.1107 /S1744309111034890 . PMC   3212464. . PMID   22102245 doi
6. Жена Такуо; Кимура, Сатоши; Терраса, Наохиро; Инанага, Хидеко; Сузуки, Цутому; Нумата, Томоюки (2011). «Структурные основы агматинилирования тРНК, необходимые для декодирования кодонов AUA». Структурная и молекулярная биология природы . 18 (11): 1275–1280. дои : 10.1038/nsmb.2144 . ПМИД   22002223 . S2CID   27881269 .