アミノアシル-TRNAシンテターゼの進化と遺伝コードのセクター

遺伝コードはTRNA充電エラーを介してセクタン化され、コードはアミノアシル-TRNAシンテターゼ（AARS）の忠実度と翻訳の忠実度メカニズムの進化のために閉鎖と普遍性に向かって進みました。クラスIおよびクラスII AARSフォールドは、ホモログとして識別されます。シーケンスアライメントから、クラスIおよびクラスII AARに共通する構造的に保存されたZn結合ドメインが特定されました。クラスIおよびクラスII AARのモデルは、代替折りたたみ経路が仮定されています。コード閉鎖に向けた5つのメカニズムが強調されています。1）誤ったアミノ酸をtRNAから除去するための校正。2）アミノ酸基質の正確なAARアクティブサイト仕様。3）AARS-TRNAアンチコドン認識。4）アンチコドンコドン相互作用の立体構造結合校正。5）イノシンへのtRNAぐらつきアデニンの脱アミノ化。TRNAアンチコドンには、同義のmRNAコドンぐらつきのベースとの接触のスペクトルがより広いため、強いぐらつきシーケンスの好みがあります。アデニンは、イノシンに修飾されない限り、tRNAの抗コドンのぐらつき位置から除外されます。ウラシルは一般に、tRNA抗コドンのぐらつき位置のシトシンよりも好まれます。tRNAがmRNAを読み取るときのぐらつきの曖昧さのため、tRNAによって読まれた3つのヌクレオチドコードの最大コーディング能力は31アミノ酸 +停止です。

The genetic code sectored via tRNA charging errors, and the code progressed toward closure and universality because of evolution of aminoacyl-tRNA synthetase (aaRS) fidelity and translational fidelity mechanisms. Class I and class II aaRS folds are identified as homologs. From sequence alignments, a structurally conserved Zn-binding domain common to class I and class II aaRS was identified. A model for the class I and class II aaRS alternate folding pathways is posited. Five mechanisms toward code closure are highlighted: 1) aaRS proofreading to remove mischarged amino acids from tRNA; 2) accurate aaRS active site specification of amino acid substrates; 3) aaRS-tRNA anticodon recognition; 4) conformational coupling proofreading of the anticodon-codon interaction; and 5) deamination of tRNA wobble adenine to inosine. In tRNA anticodons there is strong wobble sequence preference that results in a broader spectrum of contacts to synonymous mRNA codon wobble bases. Adenine is excluded from the anticodon wobble position of tRNA unless it is modified to inosine. Uracil is generally preferred to cytosine in the tRNA anticodon wobble position. Because of wobble ambiguity when tRNA reads mRNA, the maximal coding capacity of the three nucleotide code read by tRNA is 31 amino acids + stops.