AMINOACIL RNAt SINTETASAS

Aminoacil RNAt Sintetasas (aaRs)

1.

2. Objetivos

3. Introducción

4. Estructura de las AARS

5. Aminoacil RNAT sintetasas, clase I

6. Dominio del sitio activo de las AARS clase I

7. Dominio obligatorio del RNAT de las AARS clase I

8. Aminoacil RNAT sintetasas, clase II

9. Dominio del sitio activo y dominio obligatorio del RNAT de las AARS de la clase II

10. Función de las AARS durante la traducción

11. Conclusiones

12. Bibliografía

OBJETIVOS

•

• Conocer las estructuras de las distintas clases de aminoacil RNAt sintetasas, estableciendo sus diferencias.

•

• Entender el funcionamiento de estas enzimas indispensables para la síntesis proteica.

INTRODUCCIÓN

Fig.1 Una aminoacil RNAt sintetasa, unida a un RNAt (Grijalva, N. et al. 2000.)

La síntesis proteica es uno de los procesos bioquímicos de mayor importancia y complejidad que ocurren en el interior de la célula (1), el cual no tendría lugar sin la presencia de las aminoacil RNAt sintetasas (Fig.1), enzimas que constituyen la vía de conexión entre un determinado amino ácido con su respectivo RNAt (2), jugando un papel importantísimo en la unión de estas dos estructuras.

Este proceso de activación del aminoácido al RNAt, es llevado a cabo por estas enzimas en dos pasos fundamentales, activados ambos por ATP (3).

Hasta hace poco tiempo, era aceptada extensamente la idea de que cada aminoácido tenía una y solamente una aaRs, como lo planteara en 1958 Francis Crick con su hipótesis del adaptador que describía la síntesis proteica, sin embargo, modernos métodos de investigación han probado que no cada célula contiene un sistema completo de 20 aaRs, pues han demostrado los mecanismos con los que actúan algunas de estas enzimas para cargar y emparejar más de un aminoácido (4).

ESTRUCTURA DE LAS aaRs

Aunque las funciones de estas enzimas es constante a través de diversas especies, su estructura es bastante diversa. Su tamaño puede variar a partir de 334 residuos (TrpRs) a 1112 (PheRs) (5), sus subunidades, individualmente pueden variar entre 40 y 110 kDa, presentando la posibilidad de ser monoméricas, diméricas y tetraméricas, en cuanto su estructura cuaternaria; siendo raras las homologías entre ellas (6).

Se han descrito, entonces, dos dominios de las aaRs, el de la activación del aminoácido llamado también dominio catalítico, o dominio del sitio activo; y el dominio obligatorio del RNAt.

El dominio catalítico de las aaRs comprende los sitios a los cuales se unirá el ATP y el respectivo aminoácido que reconozca la enzima, se lo puede reconocer como una región amplia, que se ve interrumpida por la inserción del dominio obligatorio del RNAt(7). Estos dominios del sitio activo, son los que le confieren dos tipos de especifiçidad a las aaRs, los cuales son cruciales, pues es su tarea el reconocer tanto al RNAt y al aminoácido correctos que van a enlazar (8).

Las aminoacil RNAt sintetasas han sido clasificadas en base a datos que emergieron de un estudio giratorio que comparaba las secuencias de varias de ellas, extraídas de diversas fuentes, distinguiéndose de esta manera dos clases, cada una de las cuales posee diez miembros.

Esta clasificación se basa en la estructura (motifs) y la localización del sitio activo donde el ATP será ligado al aminoácido (aminoacilación) , que puede ser en el OH 2’ o el OH 3’ de la ribosa terminal del RNAt. Es de esta manera como se han agrupado, en base a sus características físico-químicas, a las distintas aaRs en dos clases, denominadas I y II, que a su vez contienen a otras tres subclases, cada una (9).

Las aaRs de la Clase I, tienen su sitio activo en el lado izquierdo de la misma, mientras que las pertenecientes a la Clase II tienen el suyo al lado derecho. Podemos apreciar con mayor detalle las diferencias de los sitios entre las aaRs de cada una de estas clases en la Tabla 1. Cada una de las clases tiene mutuamente motifs exclusivos en las regiones obligatorias del ATP, estos no comparten una homología en la secuencia en cualquiera de las dos clases (en el mejor de los casos solamente comparten un 30% es esta); encontrándose una conservación terminante en los residuos críticos a la función y regulación de estas enzimas (10).

Las fuerzas que estabilizan estos dominios descritos, en ambas clases están estrechamente vinculados a puentes de hidrógeno, interacciones de Van Der Waals e interacciones de ion/ion. Poseen, además iones de Mg2+ los cuales se encuentran presentes en los sitios activos, que entre otras funciones, estabilizan la conformación de ATP (11).

Tabla 1. Diferencias importantes entre los sitios activos de las aaRs pertenecientes a la clase I y II (Grijalva, N. et al. 2000.).

Clase I Clase II

El sitio activo consiste de ~170 aminoácidos y no incluye el dominio obligatorio del RNAt El sitio activo consiste de ~250 aminoácidos e incluye el dominio obligatorio del RNAt

Sitio activo situado en el lado de la mano izquierda de la enzima en el terminal amino Sitio activo situado en el lado derecho de la enzima en el terminal carboxilo

El sitio activo formado por filamentos beta paralelos El sitio activo formado por filamentos beta contra-paralelos

El sitio activo se compone del doblez de Rossmann El sitio activo se compone de 3 motifs

Acercan el extremo aceptor del RNAt al surco menor Acercan el extremo del aceptor del RNAt al surco principal

El extremo CCA del RNAt debe deformarse para unirse al aminoácido El extremo CCA del RNAt conserva su forma helicoidal como para fijarse al aminoácido

AMINOACIL RNAt SINTETASAS, CLASE I

Fig. 2 Glutaminil RNAt sintetasa, perteneciente a la clase I (Grijalva, N. et al. 2000.).

Los aaRSs de la clase I (Fig. 2) incluyen 10 enzimas que tienen dos regiones

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