bioquímica y biología molecular

Los aminoácidos poco comunes componentes de ciertas proteínas, todos son el resultado de modificaciones postraduccionales. Los que están modificados en el alfa-amino se encuentran en el amino terminal de la proteína.

4-hidroxiprolina

epsilon-N,N,N-trimetillisina

3-metilhistidina

5-hidroxilisina

o-fosfoserina

gama-carboxyglutamato

epsilon-N-acetillisina

omega-N-metilarginina

N-acetilserina

N,N,N-trimetilalanina

N-formilmetionina

Algunos derivados de los aminoácidos  estándar y aminoácidos que no son componentes de las proteínas ácido gama amino butírico (GABA), histamina, dopamina, tiroxina,citrulina, ornitina, azaserina, S-adenosinmetionina.

El producto de traducción requiere de dos pasos de reconocimiento importantes: a) la elección del aminoácido correcto para la unión covalente con su tARN y b) la selección de lostARNs cargados con sus aminoácidos específicos. El primero de estos pasos, es catalizado por enzimas específicas denominadas aminoacil tARN sintasas (aaRSs), que unen un aminoácido al extremo 3´ de su ribosa para formar un aminoacil-tARN

Figura: representación de un aminoacil-tARN

Este proceso necesita de la hidrólisis de ATP en dos reacciones secuenciales que se catalizan en la misma enzima:

1.- primero el aminoácido es activado con ATP para formar aminoacil-adenilato. Este intermediario puede ser aislado con dificultad pues a permanece unido fuertemente a la enzima.

Figura: activación de un aminoácido para la aminoacilación

2.- el anhídrido mixto formado en el paso 1, reacciona con el tARN para formar el aminoacil-tARN de la siguiente forma

aminoacil-AMP + tARN D aminoacil-tARN + AMP

Algunas aaRSs unen exclusivamente aminoácidos en el grupo OH en la posición 2´ de su tARN, otras de estas enzimas, también lo pueden hacer en el extremo 3´ (esto se supo al utilizar tARNs carentes de alguno de los dos extremos). De manera natural, el grupo aminoacil se equilibra rápidamente entre las posiciones 2´ y 3´, por tanto la reacción general deaminoacilación es:

Aminoácido + tARN + ATP D aminoacil-tARN + AMP + PPi

La reacción es reversible porque las energías de hidrólisis de los enlaces formados para el aminoacil-adenilato y en el aminoacil-tARN son comparables a la hidrólisis del ATP. La dirección  de la reacción  se mantiene por la acción de la pirofosfatasa inorgánica que actúa en el primer paso de la reacción. Lo anterior  recuerda químicamente la reacción de activación de los ácidos grasos, la mayor diferencia entre ambos procesos (ambos elucidados por Paul Berg), es que el tARN es el aceptor de acilos en la activación de los aminoácidos mientras queCoA lo es en la activación de ácidos grasos.

Existen dos clases de aminoacil-tARN sintasas

Las células deben tener al menos una aminoacil-tARN sintasa para cada uno de los 20 aminoácidos. La similitud de las reacciones catalizadas por estas enzimas y el parecido estructural de todos los tARNs sugiere que todas las aaRSs tienen un ancestro común y que están estructuralmente relacionadas, pero no es así, de hecho, las aaRSs forman un grupo diverso de enzimas. De las aproximadamente 100 aaRSs que se han caracterizado cada una de ellas tiene cuatro tipos de subunidades a, a₂ (la forma predominante), a₄ y a₂b₂ que varían entre 334 y 112 residuos. A pesar de estas notables diferencias, existe una pequeña secuencia similar entre las enzimas específicas para cada aminoácido.