Aminoacyl-tRNA Synthetase
Aminoacyl-tRNA-Synthetase

Aminoacyl-tRNA-Synthetase

Asp-tRNA-Synthetase-Dimer aus zwei identischen Untereinheiten (blau und grün - die beiden tRNAs sind rot) nach PDB 1ASZ
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 6.1.1.-  Ligase
Substrat ATP + Aminosäure + tRNA
Produkte AMP + Diphosphat + mit Aminosäure verknüpfte tRNA

Aminoacyl-tRNA-Synthetasen sind Enzyme, die die tRNAs abhängig von ihrer Sequenz (insbesondere ihrer Anticodon-Sequenz) mit ihren spezifischen Aminosäuren beladen. Es gibt mindestens 20 verschiedene Aminoacyl-tRNA-Synthetase-Moleküle, eines pro Aminosäure.

Die Spezifität und Kontrolle dieser Aminoacylierung der tRNAs ist genauso wichtig für die Genauigkeit der Proteinbiosynthese wie die Anticodon-Codon-Wechselwirkung zwischen tRNA und mRNA am Ribosom. Wird die tRNA mit der falschen Aminosäure beladen, so wird bei der Proteinbiosynthese die falsche Aminosäure eingebaut, auch wenn die tRNA-mRNA-Wechselwirkung korrekt ist.

Ablauf der tRNA-Beladung

Damit eine tRNA mit der entsprechenden Aminosäure (AS) beladen werden kann, muss die Aminoacyl-tRNA Synthetase die AS zuerst aktivieren. Dies geschieht durch Bildung einer Säureanhydridbindung zwischen der Aminosäure und ATP, wobei AS-AMP (Aminoacyladenylat) entsteht.

Nun kann die mit AMP verbundene AS auf das 3'-Ende der tRNA übertragen werden, wobei das AMP-Molekül wieder abgespalten wird.

Einige Aminoacyl-tRNA Synthetasen erkennen die passenden tRNAs hauptsächlich anhand des Anticodons. Es konnte allerdings durch Mutageneseexperimente für die Alanyl-tRNA Synthetase gezeigt werden, dass diese die entsprechende tRNA nicht am Anticodon, sondern anhand des Akzeptorstamms und einer Haarnadelschleife erkennt. Auch gibt es nicht für jede der möglichen 64 Codon-Kombinationen eine spezifische Aminoacyl-tRNA-Synthetase, sondern nur eine für jede proteinogene Aminosäure (siehe degenerierter genetischer Code).

Schließlich besitzt die Aminoacyl-tRNA-Synthetase auch die Fähigkeit zum Korrekturlesen und kann die Bindung zwischen einer "falsch beladenen" Aminosäure und der tRNA überdies wieder auflösen.


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