Agmatidin
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
IUPAC namn
N- (4-Karbamimidamidobutyl)-4-imino-1-(P- D -ribofuranosyl)-1,4-dihydro-2-pyrimidinamin
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
|
PubChem CID
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C14H25N7O4 _ _ _ _ _ _ _ | |
| Molar massa | 355,399 g·mol -1 |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Agmatidin (2-agmatinylcytidin, symbol C + eller agm 2C ) är en modifierad cytidin som finns i vingpositionen för antikodonet hos flera arkeala AUA-avkodande tRNA . Agmatidin är väsentligt för korrekt avkodning av AUA-kodonet i många arkéer och krävs för aminoacylering av tRNA Ile 2 med isoleucin.
Introduktion
Den genetiska koden beskriver hur triplettkodon på mRNA översätts till proteinsekvenser av specifika tRNA-molekyler som kan basparas med kodonen. Exakt avkodning av den genetiska koden är en grundläggande förutsättning för långsiktig överlevnad för alla organismer. Antikodonets natur bestämmer specificiteten för vätebindning och därmed noggrannheten av avkodning av tRNA. Hittills har en mängd post-transkriptionella modifieringar upptäckts som hjälper tRNA att öka deras repertoar av vätebindningskapacitet. Dessa modifieringar sker vanligtvis på den första basen på antikodonet (position 34 eller wobble- baspositionen) vilken bas parar sig med den tredje basen på kodonet och är kritiska för specifik igenkänning av kodon av tRNA.
Cricks wobble-regler föreslår hur en begränsad uppsättning tRNA kan avkoda en bredare uppsättning kodoner genom att använda wobble-basparning. Dessa regler har varit framgångsrika i att förklara hur det mesta av den genetiska koden specifikt översätts av ett begränsat antal tRNA. Till exempel kan ett enstaka fenylalanin -tRNA med G i den första antikodonpositionen baspar med antingen U eller C (avkodar alltså UUU och UUC) och ett enda leucin-tRNA med ett modifierat U (2-tioU) i antikodonet kan baspar med antingen A eller G (avkodar alltså UUA och UUG).
Mekanismen för AUA-avkodning
Mekanismen för avkodning i lådan som innehåller AUU, AUC, AUA (alla kodar för isoleucin ) och AUG (kodar för metionin ) har förblivit ett pussel för forskare sedan länge. AUU och AUC avkodas av ett enda isoleucin-tRNA (tRNA Ile 1 ) som har G i antikodonet medan AUA avkodas av ett separat tRNA (tRNA Ile 2 ). Hur det andra isoleucin-tRNA:t avkodar AUA utan att också avkoda AUG har varit föremål för stort intresse genom åren.
Olika klasser av organismer löser problemet med AUA-avkodning olika. Till exempel, i eukaryoter, kan ett tRNA med inosin i position 34 (IAU-antikodon) avkoda alla tre isoleucinkodonen, medan ett tRNA som har pseudouridin i antikodonet (ψAψ)-antikodonet specifikt kan läsa AUA-kodonet. I eubakterier kan ett tRNA med lysidin i antikodonet (LAU) specifikt avkoda AUA, men inte AUG. Mekanismen genom vilken Archaea löser problemet med AUA-avkodning var dock inte känd förrän i början av 2010, när två grupper samtidigt publicerade rapporter om att archaeal tRNA Ile 2 innehåller en modifierad cytidin vid position 34, som fick namnet agmatidin.
Struktur och biosyntes
Agmatidin liknar lysidin genom att C2-oxogruppen i cytidin ersätts av aminoguanidin agmatin istället för med lysin när det gäller lysidin. Modifieringen utförs av enzymet tRNA Ile 2 2-agmatinylcytidinsyntetas, en produkt av genen tiaS som finns i många arkeala medlemmar . Agmatidin genereras i cellen genom att agmatin binds till C2-oxogruppen av cytidin genom TiaS. Agmatin är i sin tur en dekarboxyleringsprodukt av arginin (en aminosyra som finns i alla celler).
Agmatidinbildning sker genom en trestegsmekanism. I steg ett hydrolyserar TiaS α-β fosfodiesterbindningen av ATP för att producera AMP och PPi. I steg två attackerar C2-karbonylsyren i C34 y-fosforatomen för att bilda p-C34-intermediären och frisätter β-Pi. Detta i motsats till mekanismen för lysidinbildning där C2-oxo-gruppen aktiveras genom adenylering istället för fosforylering. I steg tre angriper den primära aminogruppen av agmatin C2-kolet i p-C34-intermediären för att frigöra γ-Pi och bilda agm 2 C. TiaS autofosforylerar också sin Thr18 med γ-fosfatet från ATP, vilket frisätter AMP och β-Pi . Detta är känt för att vara viktigt för agm 2C -bildning även om dess exakta roll inte är klar.
Fysiologi
Konjugering av agmatindel vid C2-kolet i C34 inducerar en tautomer omvandling av C34 som ändrar dess vätebindningsmönster, vilket gör det möjligt för den att paras ihop med adenosin istället för guanosin . Modifieringen är väsentlig för avkodning av AUA-kodon och ett tRNA utan modifieringen är inte aminoacylerat med isoleucin. Thermococcus kodakaraensis livsduglighet.
Alla de för närvarande sekvenserade euryarchaeal och crenarchaeal genomen innehåller endast en kommenterad isoleucin tRNA och tre tRNAs med CAU antikodonet (annoterat som metionin tRNAs). Därför är det mycket troligt att alla medlemmar av nanoarchaea och korarchaea använder agmatidinmodifiering för att selektivt läsa AUA-kodoner. Emellertid innehåller för närvarande sekvenserade genom från nanoarchaea och korarchaea två isoleucin-tRNA, varav en har UAU-antikodon (som troligen omvandlas till ψAψ in vivo ). Därför är det tänkt att dessa klasser av arkéer följer en eukaryot-liknande strategi för att lösa AUA-avkodningsproblemet.
- Mandal, Debabrata; Köhrer, Caroline; Su, Dan; Russell, Susan P.; Krivos, Kady; Castleberry, Colette M.; Blum, Paul; Limbach, Patrick A.; Söll, Dieter; RajBhandary, Uttam L. (2010). "Agmatidin, en modifierad cytidin i antikodonet av archaeal tRNA Ile , baspar med adenosin men inte med guanosin" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 107 (7): 2872–2877. Bibcode : 2010PNAS..107.2872M . doi : 10.1073/pnas.0914869107 . PMC 2840323 . PMID 20133752 .
- Ikeuchi, Yoshiho; Kimura, Satoshi; Numata, Tomoyuki; Nakamura, Daigo; Yokogawa, Takashi; Ogata, Toshihiko; Wada, Takeshi; Suzuki, Takeo; Suzuki, Tsutomu (2010). "Agmatin-konjugerad cytidin i ett tRNA-antikodon är väsentligt för AUA-avkodning i archaea". Naturens kemiska biologi . 6 (4): 277–282. doi : 10.1038/nchembio.323 . PMID 20139989 .
- Hendrickson, Tamara L (2010). "Den genetiska koden: En arkeisk väg till läskunnighet". Naturens kemiska biologi . 6 (4): 248–249. doi : 10.1038/nchembio.335 . PMID 20300092 .
- Terasaka, Naohiro; Kimura, Satoshi; Osawa, Takuo; Numata, Tomoyuki; Suzuki, Tsutomu (2011). "Biogenes av 2-agmatinylcytidin katalyserad av det dubbla proteinet och RNA-kinaset TiaS". Naturens strukturella & molekylära biologi . 18 (11): 1268–1274. doi : 10.1038/nsmb.2121 . PMID 22002222 . S2CID 10913903 .
- Osawa, Takuo; Inanaga, Hideko; Kimura, Satoshi; Terasaka, Naohiro; Suzuki, Tsutomu; Numata, Tomoyuki (2011). "Kristallisation och preliminär röntgendiffraktionsanalys av ett arkealt tRNA-modifieringsenzym, TiaS, komplexbundet med tRNA Ile2 och ATP" . Acta Crystallographica sektion F . 67 (11): 1414–1416. doi : 10.1107/S1744309111034890 . PMC 3212464 . PMID 22102245 .
- Osawa, Takuo; Kimura, Satoshi; Terasaka, Naohiro; Inanaga, Hideko; Suzuki, Tsutomu; Numata, Tomoyuki (2011). "Strukturell grund för tRNA-agmatinylering väsentlig för AUA-kodonavkodning". Naturens strukturella & molekylära biologi . 18 (11): 1275–1280. doi : 10.1038/nsmb.2144 . PMID 22002223 . S2CID 27881269 .