Biopolym. Cell. 2010; 26(6):478-485.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000177
Структура та функції біополімерів
Функціональна роль С-кінцевого домену лейцил-тРНК синтетази Thermus thermophilus
1Гудзера О. Й., 1Яремчук Г. Д., 1Тукало М. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

Мета. Дослідити роль С-кінцевого домену лейцил-тРНК синтетази T. thermophilus (ЛейРСТТ) у реакціях аміноацилювання та редагування. Методи. Мутант ЛейРСТТ без С-кінцевого домену (ΔС) отримано методом мутагенезу. Кінетичні константи в реакції аміноацилювання ЛейРС та її мутанта С визначали методами ферментативної кінетики стаціонарного стану. Для оцінювання внеску С-кінцевого домену у взаємодію ферменту з тРНКLeu методом флуоресцентного титрування розраховано Кd комплексу тРНК з ЛейРСТТ та її мутантом ΔС. Результати. Показано, що С-кінцевий домен відіграє істотну роль у реакціях аміноацилюванняя і редагування ЛейРСТТ і не є важливим для активності в реакції активації амінокислоти. Визначено також кінетичні параметри в реакції аміноацилювання ЛейРС і ΔС мутанта для тРНКLeu і тРНКTyr, аналіз яких свідчить про те, що С-домен є некритичним для прояву специфічності ферменту у розпізнаванні гомологічної тРНК. У той же час встановлено суттєвий вплив С-кінцевого домену на величину каталітичної константи реакції аміноацилювання. Делеція останнього призводить до зниження kcat у 152 рази. Висновки. С-кінцевий домен ЛейРСТТ еволюційно придбаний для підвищення швидкості каталізу в реакціях аміно-ацилювання і редагування і не робить значного внеску у забезпечення специфічності ферменту при розпізнаванні тРНК.
Keywords: лейцил-тРНК синтетаза, тРНКLeu, редагування
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Jakubowski H., Goldman E. Editing of errors in selection of amino acids for protein synthesis Microbiol. Rev 1992 56, N 3:412–429.
[2] Eriani G., DelarueM., Poch O., Gangloff J., Moras D. Partition of tRNA synthetases into two classes based on mutually exclusive sets of sequence motifs Nature 1990 347, N 6289:203–206.
[3] Cusack S. Eleven down and nine to go Nat. Struct. Biol 1995 2, N 10:824–831.
[4] Yaremchuk A., Cusack S., Gudzera O., Grotli M., Tukalo M. Crystallization and preliminary crystallographic analysis of Thermus thermophillus leucyl-tRNA synthetase and its complexes with leucine and non-hydrolysable leucyl-adenylate analogue Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr 2000 56, pt 5:667–669.
[5] Cusack S., Yaremchuk A., Tukalo M. The 2 C crystal structure of leucyl-tRNA synthetase and its complex with a leucyl-adenylate analogue EMBO J 2000 19, N 10:2351–2361.
[6] Tukalo M., Yaremchuk A., Fukunaga R., Yokoyama S., Cusack S. The crystal structure of leucyl-tRNA synthetase complexed with tRNALeu in the post-transfer-editing conformation Nat. Struct. Mol. Biol 2005 12, N 10:923–930.
[7] Lincecum T. L. Jr., Tukalo M., Yaremchuk A., Mursinna R. S., Williams A. M., Sproat B. S., Van Den Eynde W., Link A., Van Calenbergh S., Grotli M., Martinis S. A., Cusack S. Structural and mechanistic basis of preand posttransfer editing by leucyl-tRNA synthetase Mol. Cell 2003 11, N 4:951–963.
[8] Larkin D. C., Williams A. M., Martinis S. A., Fox G. E. Identification of essential domains of Escherichia coli tRNALeu aminoacylation and amino acid editing using minimalist RNA molecules Nucl. Acids Res 2002 30, N 10:2103–2113.
[9] Fukunaga R., Yokoyama S. Crystal structure of leucyl-tRNA synthetase Pyrococcus horikoshii reveals a novel editing domain orientation J. Mol. Biol 2005 346, N 1:57–71.
[10] Hsu J. L., Rho S. B., Vanella K. M., Martinis S. A. Functional divergence of a unique C-terminal domain of leucyl-tRNA synthetase to accommodate its splicing and aminoacylation roles J. Biol. Chem 2006 281, N 32:23075–23082.
[11] Yaremchuk A. D., Gudzera O. I., Egorova S. P., Rozhko D. I., Kriklivy I. A., Tukalo M. A. Leucyl-tRNA synthetase from Thermus thermophilus. Purification and some properties of the crystallizing enzyme Biopolym. Cell 2001 17, N 3 P. 216–220.
[12] Krikliviy I. A., Kovalenko O. P., Gudzera O. Y., Yaremchuk A. D., Tukalo M. A. Isolation and purification of Thermus thermophilus tRNALys and determination of its modified nucleotides Biopolym. Cell 2008 24, N 1:21–27.
[13] Tan M., Zhu B., Zhou X-L., He R., Chen X., Eriani G., Wang E. D. tRNA depended pre-transfer editing by prokaryotic leucyl-tRNA synthetase J. Biol. Chem 2010 285, N 5 P. 3235–3244.
[14] Giege R., Sissler M., Florentz C. Universal rules and idiosyncratic features in tRNA identity Nucl. Acids Res 1998 26, N 22:5017–5035.
[15] Hou Y. M. Discriminating among the discriminator bases of tRNAs Chem. Biol 1997 4, N 1:93–96.
[16] Rock F. L., Mao W., Yaremchuk A., Tukalo M., Crepin N., Zhou H., Zhang Y. K., Hernandez V., Akama T., Baker S. J., Plattner J. J., Shapiro L., Martinis S. A., Benkovic S. J., Cusack S., Alley M. R. An antifungal agent inhibits an aminoacyl-tRNA synthetase by trapping tRNA in the editing site Science 2007 316, N 5832:1759–1761.
[17] Fukunaga R., Yokoyama S. The C-terminal domain of the archaeal leucyl-tRNA synthetase prevents misediting of isoleucyl-tRNA(Ile) Biochemistry 2007 46, N 17:4985– 4996.
[18] Fukai S., Nureki O., Sekine S., Shimada A., Tao J., Vassylyev D. G., Yokoyama S. Structural basic for double-sieve discrimination of L-valine from L-isoleucine and L-threonine by the complex of tRNA (Val) and valyl-tRNA synthetase Cell 2000 103, N 5:793–803.