氨酰
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氨基酸分子去掉羥基后，剩下的一價(jià)原子團(tuán)統(tǒng)稱為氨酰。
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氨酰—tRNA合成酶
當(dāng)密碼子“GCG”與tRNA上的反密碼子“CGC”配對(duì)時(shí),這就意味著tRNA攜帶丙氨酸到核糖體上來(lái)了。 這不需要經(jīng)過(guò)檢測(cè)，因?yàn)槊糠NtRNA分子在它到達(dá)核糖體之前就與相應(yīng)的氨基酸結(jié)合了。這種結(jié)合是在一系列被稱為氨酰-tRNA合成酶作用下完成的。 這些酶可以將正確的氨基酸裝載到相應(yīng)的tRNA分子上，于是，tRNA就可以執(zhí)行它從DNA的脫氧核糖核苷酸序列信息到蛋白質(zhì)的氨基酸序列信息的翻譯功能。
二十種酶
大多數(shù)細(xì)胞可產(chǎn)生二十種不同的氨酰-tRNA合成酶，每一種酶負(fù)責(zé)一種氨基酸。它們各不相同，各負(fù)其責(zé)，使一種氨基酸與其相應(yīng)的一套tRNA分子結(jié)合。如圖所示，天冬氨酰-tRNA合成酶（用藍(lán)色和綠色表示，兩個(gè)tRNA分子以紅色表示）是一個(gè)由兩個(gè)相同亞基構(gòu)成的二聚體，其他的酶是或大或小的單體，或是二聚體。有的甚至是一種或多種不同亞基構(gòu)成的四聚體。某些酶具有相當(dāng)奇特的構(gòu)造，例如，絲氨酰-tRNA合成酶（蛋白質(zhì)編號(hào)1SET）。幾乎所有氨酰-tRNA合成酶的結(jié)構(gòu)都可以在蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中找到。
尋找合適的伙伴
正如人們所預(yù)料的，這其中的許多酶識(shí)別tRNA分子的反密碼子。但在某些情況下有所不同。以絲氨酸為例，它有六種不同的密碼子，所以絲氨酰-tRNA合成酶必須能識(shí)別帶有六種不同反密碼子的tRNA分子，包括完全不同的“AGA”、“GCU”。于是，酶不得不辨別tRNA分子上的氨基酸接受臂和其他部位的堿基，尤其是在tRNA序列編號(hào)為73的堿基，似乎在很多情況下起著極其重要的作用，因此被稱為區(qū)別堿基。但有時(shí)，它可以完全被忽略。應(yīng)注意的一點(diǎn)是，每個(gè)酶在正確識(shí)別tRNA分子的同時(shí)，必須阻止錯(cuò)誤組合。因此，每一個(gè)tRNA分子都有一套促進(jìn)與正確的酶結(jié)合的積極因子，也有一套抑制不適當(dāng)結(jié)合的消極因子。例如，天冬氨酰-tRNA合成酶，如圖所示（蛋白質(zhì)編號(hào)1ASZ）能識(shí)別tRNA分子的區(qū)別堿基和反密碼子周圍的四個(gè)堿基，而另一個(gè)堿基，鳥(niǎo)嘌呤37，不用于識(shí)別，但必須通過(guò)甲基化保證tRNA分子不會(huì)與精氨酰-tRNA合成酶錯(cuò)誤結(jié)合。
驚訝于基因組分析
近來(lái)，對(duì)整個(gè)基因組分析的結(jié)果，讓人們非常吃驚：有些有機(jī)體并不存在全部編碼這二十種氨酰-tRNA合成酶的基因。但它們確實(shí)是用這二十種氨基酸去構(gòu)建蛋白質(zhì)的。有機(jī)體對(duì)這個(gè)矛盾的解決表明，有更復(fù)雜的機(jī)制存在。這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。例如，某些細(xì)菌不存在將谷氨酰胺裝載到相應(yīng)tRNA上的合成酶。但它可以用一種酶將谷氨酸加到所有的谷氨酸t(yī)RNA分子上和所有的谷氨酰胺tRNA分子上，然后，另一種酶作用于谷氨酰胺tRNA分子，將谷氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝滨０罚瑥亩纬烧_的配對(duì)組合。
條條大路通羅馬
了五種氨酰-tRNA合成酶與其tRNA分子的復(fù)合體。tRNA分子（以紅色表示）以相同的方向排列。注意，不同的酶是從不同的角度接近tRNA分子的。作用于異亮氨酸（蛋白質(zhì)編號(hào)1FFY）、纈氨酸（蛋白質(zhì)編號(hào)1GAX）和谷氨酰胺（蛋白質(zhì)編號(hào)1EUQ）的合成酶像是tRNA分子的搖籃，抓住反密碼子環(huán)（在tRNA分子底部），并將氨基酸接受臂（在tRNA分子右部頂端）置于它的活性部位。這些酶有相似的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，類似的作用方式，并且都將氨基酸加在tRNA分子末端核糖的2'-羥基上，被稱為“類型Ⅰ”酶。而作用與苯丙氨酸（蛋白質(zhì)編號(hào)1EIY）和蘇氨酸（蛋白質(zhì)編號(hào)1QF6）的酶屬于“類型Ⅱ”，它們從另一側(cè)接近tRNA，并將氨基酸加到tRNA末端核糖的3'-羥基上。
高保真
氨酰-tRNA合成酶執(zhí)行其功能時(shí),必須有很高的準(zhǔn)確性。它們?nèi)绻噶隋e(cuò)誤，將會(huì)導(dǎo)致氨基酸在蛋白質(zhì)合成中的錯(cuò)誤定位。這些的出錯(cuò)率為萬(wàn)分之一。對(duì)于絕大多數(shù)氨基酸，這個(gè)準(zhǔn)確率不難達(dá)到。因?yàn)椋鱾€(gè)氨基酸之間有很大的不同。而且，前面曾提到過(guò)，不同tRNA分子的許多部位都可用于正確識(shí)別。但是，在某些情況下，酶難于選擇正確的氨基酸而必須求助于特殊機(jī)制。
異亮氨酸正是這樣一個(gè)例子。在酶中，有一個(gè)能識(shí)別異亮氨酸的小洞，這個(gè)洞太小，而不宜讓像甲硫氨酸和苯丙氨酸這樣的大分子進(jìn)入，并且，這個(gè)洞是疏水的，帶有極性側(cè)鏈的氨基酸，也被阻擋在外。但是比異亮氨酸稍小的纈氨酸，由于僅比它少了一個(gè)甲基，剛好能進(jìn)入這個(gè)口袋。纈氨酸代替異亮氨酸的幾率為一百五十分。這個(gè)錯(cuò)誤率太高了。于是必須有校正機(jī)制出馬。異亮氨酸合成酶（蛋白質(zhì)編號(hào)1FFY）用有校正作用的另一個(gè)活性部位來(lái)解決這個(gè)難題。錯(cuò)誤的纈氨酸，而不是異亮氨酸能靠近這個(gè)活性部位。這樣，纈氨酸被水解掉，留下tRNA分子，等待正確的異亮氨酸。這個(gè)校正步驟將總的錯(cuò)誤率降到三千分。
探索結(jié)構(gòu)
這些酶作用于tRNA分子時(shí)并不十分溫柔。谷氨酰-tRNA合成酶作用于它的tRNA分子（蛋白質(zhì)編號(hào)1GTR）時(shí)的結(jié)構(gòu)就是一個(gè)很好的例證。該酶緊緊的抓住反密碼子，為了更好的辨認(rèn)，將這三個(gè)堿基盡量分開(kāi)，在tRNA分子的另一端，酶解開(kāi)最初的一個(gè)堿基對(duì)（圖上所示向上彎曲），并將鏈的長(zhǎng)長(zhǎng)的接受臂扭成一個(gè)較緊的發(fā)卡（圖上所示向下彎曲）。這樣，使得最后一個(gè)核苷酸的2'羥基處于酶的活性部位。此時(shí)，ATP和氨基酸（在此結(jié)構(gòu)中未顯示）也正處于該部位。
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