Virtuelle (Nano) Welten: Molekulare Nanomaschinen: tRNA-Synthetase

Im Ribosom wird der vier-Buchstaben-Code der Boten-RNS (Nukleotide A, C, G und U) in den 20-Buchstaben-Code des Proteins (Aminosäuren A, C, D, E, F, G, H, I, K, L, M, N, P, Q, R, S, T, V, W und Y) übersetzt (Translation). Wir wissen, welches Triplett von Nukleotiden für welche Aminosäure steht, denn wir haben die Ribosomen beobachtet, wie sie synthetische RNA mit bekannter Sequenzen übersetzten. Wo aber sind die Uebersetzungstabellen für diese Umwandlung in der Zelle festgelegt? Im Ribosom kommt die Boten-RNS nie direkt mit den einzubauenden Aminosäuren in Kontakt, die beiden interagieren über das Adaptormolekül Transfer-RNS (tRNS). Obwohl das Ribosom normalerweise fast fehlerfrei arbeitet (nur 1 Fehler pro 10'000 eingebauten Aminosäuren), kann es überlistet werden. Wenn ein hinterhältiger Biochemiker die tRNS-Adapter mit den falschen Aminosäuren belädt und diese dem Ribosom zur Verfügung gestellt, werden diese falschen Aminosäuren anstelle der durch das Anticodon der tRNS spezifizierten Aminosäuren eingebaut, und das Ribosom merkt nichts von dem Betrug.

Der genetische Code wird also dort festgelegt, wo die tRNS Adaptermoleküle mit Aminosäuren beladen werden: In den tRNS-Synthetasen. Für jedes tRNS-Aminosäuren-Paar gibt es eine spezifische Synthetase, die die beiden Moleküle miteinander verknüpft. Die genaue Passform von tRNS, tRNS-Synthetase und Aminosäure bestimmen, welche Aminosäure mit welcher tRNS verknüpft wird. Dabei erkennen viele der tRNS-Synthetasen nicht das Anticodon der tRNS, sondern andere Stellen auf der Oberfläche der tRNS, die mit deren Codon-spezifität nichts zu tun haben.

Abb:
A: Typische L-Form einer tRNA; B: Valyl-tRNA-Synthetase; C: Threonyl-tRNA-Synthetase; D: Isoleucyl-tRNA-Synthetase; E: Phenylalanyl-tRNA-Synthetase; F: Aspartyl-tRNA-Synthetase; G: Glutamyl-tRNA-Synthetase.

PDB "Molekül des Monats": tRNA
PDB "Molekül des Monats": Aminoacyl tRNA synthase
Wikipedia: Aminoacyl-tRNA Synthetase, tRNA, Codon, Anticodon

Interpretation des genetischen Codes