Агматидин - Википедия - Agmatidine

Агматидин

Имена
Название ИЮПАК N- (4-Карбамидамидамидобутил) -4-имино-1- (β-D-рибофуранозил) -1,4-дигидро-2-пиримидинамин
Идентификаторы
Количество CAS	1221169-70-5
3D модель (JSmol )	Интерактивное изображение
ЧЭБИ	ЧЕБИ: 64329
ChemSpider	24604125
PubChem CID	44593871
ИнЧИ InChI = 1S / C14H25N7O4 / c15-9-3-6-21 (12-11 (24) 10 (23) 8 (7-22) 25-12) 14 (20-9) 19-5-2-1- 4-18-13 (16) 17 / ч 3,6,8,10-12,22-24H, 1-2,4-5,7H2, (H2,15,19,20) (H4,16,17, 18) / t8-, 10-, 11-, 12- / м1 / с1 Ключ: NHQSDCRALZPVAJ-HJQYOEGKSA-N InChI = 1 / C14H25N7O4 / c15-9-3-6-21 (12-11 (24) 10 (23) 8 (7-22) 25-12) 14 (20-9) 19-5-2-1- 4-18-13 (16) 17 / ч 3,6,8,10-12,22-24H, 1-2,4-5,7H2, (H2,15,19,20) (H4,16,17, 18) / t8-, 10-, 11-, 12- / м1 / с1 Ключ: NHQSDCRALZPVAJ-HJQYOEGKBR
Улыбки c1cn (c (nc1 = N) NCCCCNC (= N) N) [C @ H] 2 ​​[C @@ H] ([C @@ H] ([C @ H] (O2) CO) O) O
Характеристики
Химическая формула	C14ЧАС25N7О4
Молярная масса	355.399 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Агматидин (2-агматинилцитидин, символ C⁺ или AGM²C) является модифицированным цитидин присутствует в колебательном положении антикодон из нескольких архей Декодирование AUA тРНК. Агматидин необходим для правильного декодирования кодона AUA у многих архей и для аминоацилирования тРНК.^Иль₂ с изолейцином.

Вступление

В генетический код описывает, как триплет кодоны на мРНК транслируются в белковые последовательности специфическими молекулами тРНК, которые могут образовывать пары оснований с кодонами. Точная расшифровка генетического кода - фундаментальная предпосылка для долгосрочного выживания всех организмов. Природа антикодона определяет специфичность водородных связей и, следовательно, точность декодирования тРНК. До настоящего времени различные посттранскрипционные модификации были обнаружены, которые помогают тРНК в увеличении их репертуара способностей водородных связей. Эти модификации обычно происходят на первом основании антикодона (положение 34 или база колебания position), которая спаривается с третьим основанием кодона и имеет решающее значение для специфического распознавания кодонов тРНК.

Правила колебания Крика предлагают, как ограниченный набор тРНК может декодировать более широкий набор кодонов с помощью спаривания оснований колебания. Эти правила успешно объяснили, как большая часть генетического кода специфически транслируется ограниченным количеством тРНК. Например, сингл фенилаланин тРНК с G в первом положении антикодона может образовывать пару оснований с U или C (таким образом, декодируя UUU и UUC), а одна лейциновая тРНК с модифицированным U (2-thioU) в антикодоне может образовывать пару оснований с A или G (таким образом, расшифровка UUA и UUG).

Механизм декодирования AUA

Механизм декодирования в коробке, содержащей AUU, AUC, AUA (все кодирование для изолейцин ) и AUG (кодировка для метионин ) долгое время оставалась загадкой для ученых. AUU и AUC декодируются одной изолейциновой тРНК (тРНК^Иль₁), который имеет G в антикодоне, в то время как AUA декодируется отдельной тРНК (тРНК^Иль₂). То, как вторая изолейциновая тРНК декодирует AUA без декодирования AUG, на протяжении многих лет вызывает большой интерес.

Различные классы организмов по-разному решают проблему декодирования AUA. Например, у эукариот тРНК, имеющая инозин в положении 34 (антикодон IAU) может декодировать все три кодона изолейцина, в то время как тРНК, имеющая псевдоуридин в антикодоне (ψAψ) антикодон может специально читать кодон AUA. У эубактерий тРНК, имеющая лизидин в антикодоне (LAU) может специально декодировать AUA, но не AUG. Однако механизм, с помощью которого археи решают проблему декодирования AUA, не был известен до начала 2010 г., когда две группы одновременно опубликовали отчеты о том, что тРНК архей^Иль₂ содержит модифицированный цитидин в положении 34, который получил название агматидин.

Структура и биосинтез

Агматидин похож на лизидин в том, что C2-оксогруппа цитидин заменяется аминогуанидином агматин вместо лизина в случае лизидина. Модификация осуществляется ферментом тРНК^Иль₂ 2-агматинилцитидинсинтетаза, продукт гена связи присутствует во многих членах архей. Агматидин вырабатывается в клетке путем присоединения агматина к C2-оксогруппе цитидина с помощью TiaS. Агматин, в свою очередь, является продуктом декарбоксилирования аргинин (аминокислота присутствует во всех клетках).

Образование агматидина происходит по трехступенчатому механизму. На первом этапе TiaS гидролизует α-β фосфодиэфирная связь АТФ для производства AMP и PPi. На втором этапе карбонильный кислород C2 C34 атакует атом γ-фосфора с образованием промежуточного соединения p-C34, высвобождая β-Pi. Это контрастирует с механизмом образования лизидина, при котором C2-оксогруппа активируется аденилированием вместо фосфорилирования. На третьем этапе первичная аминогруппа агматина атакует углерод C2 промежуточного продукта p-C34 с высвобождением γ-Pi и образованием agm²C. TiaS также аутофосфорилирует свой Thr18 с помощью γ-фосфата АТФ, высвобождая АМФ и β-Pi. Известно, что это важно для AGM.²Образование C, хотя его точная роль не ясна.

Физиология

Конъюгация агматинового фрагмента на атоме углерода C2 C34 индуцирует таутомерный преобразование C34, которое изменяет его структуру водородных связей, позволяя ему спариваться с аденозин вместо гуанозин. Модификация необходима для декодирования кодонов AUA, а тРНК без модификации не аминоацилируется изолейцином. Более того, было показано, что агматин является важным метаболитом для жизнеспособности Thermococcus kodakaraensis.

Все секвенированные в настоящее время геномы эвриархей и кренархей содержат только одну аннотированную тРНК изолейцина и три тРНК с антикодоном CAU (аннотированные как тРНК метионина). Следовательно, весьма вероятно, что все представители наноархей и корархей используют модификацию агматидина для избирательного считывания кодонов AUA. Однако в настоящее время секвенированные геномы наноархей и корархей содержат две изолейконовые тРНК, одна из которых имеет антикодон UAU (который, вероятно, превращается в ψAψ in vivo). Следовательно, считается, что эти классы архей следуют стратегии, подобной эукариотам, для решения проблемы декодирования AUA.

Рекомендации

1. Мандал, Дебабрата; Кёрер, Кэролайн; Су, Дан; Рассел, Сьюзан П .; Кривос, Кады; Castleberry, Colette M .; Блюм, Пол; Лимбах, Патрик А .; Зёлль, Дитер; Радж Бхандари, Уттам Л. (2010). "Агматидин, модифицированный цитидин в антикодоне архейной тРНК^Иль, пары оснований с аденозином, но не с гуанозином ». Труды Национальной академии наук. 107 (7): 2872–2877. Bibcode:2010ПНАС..107.2872М. Дои:10.1073 / pnas.0914869107. ЧВК  2840323. PMID  20133752.
2. Икеучи, Ёсихо; Кимура, Сатоши; Нумата, Томоюки; Накамура, Дайго; Йокогава, Такаши; Огата, Тошихико; Вада, Такеши; Сузуки, Такео; Судзуки, Цутому (2010). «Агматин-конъюгированный цитидин в антикодоне тРНК необходим для декодирования AUA у архей». Природа Химическая Биология. 6 (4): 277–282. Дои:10.1038 / nchembio.323. PMID  20139989.
3. Хендриксон, Тамара Л (2010). «Генетический код: архейный путь к грамотности». Природа Химическая Биология. 6 (4): 248–249. Дои:10.1038 / nchembio.335. PMID  20300092.
4. Терасака, Наохиро; Кимура, Сатоши; Осава, Такуо; Нумата, Томоюки; Судзуки, Цутому (2011). «Биогенез 2-агматинилцитидина, катализируемый двойным белком и РНК-киназой TiaS». Структурная и молекулярная биология природы. 18 (11): 1268–1274. Дои:10.1038 / nsmb.2121. PMID  22002222.
5. Осава, Такуо; Инанага, Хидеко; Кимура, Сатоши; Терасака, Наохиро; Сузуки, Цутому; Нумата, Томоюки (2011). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ фермента модификации тРНК архей, TiaS, в комплексе с тРНК.^Иле2 и СПС ». Acta Crystallographica Раздел F. 67 (11): 1414–1416. Дои:10.1107 / S1744309111034890. ЧВК  3212464. PMID  22102245.
6. Осава, Такуо; Кимура, Сатоши; Терасака, Наохиро; Инанага, Хидеко; Судзуки, Цутому; Нумата, Томоюки (2011). «Структурные основы агматинилирования тРНК, необходимые для декодирования кодонов AUA». Структурная и молекулярная биология природы. 18 (11): 1275–1280. Дои:10.1038 / nsmb.2144. PMID  22002223.