hrvatski

Organelna seril-tRNA-sintetaza iz kukuruza: karakterizacija in vitro i in vivo

Aminoacil-tRNA-sintetaze sudjeluju u biosintezi proteina, katalizirajući specifično aminoaciliranje pripadnih tRNA. U biljaka sinteza proteina događa se u citosolu, mitohondrijima i kloroplastima. Da bismo analizirali odnos strukture i funkcije biljnih citosolnih i organelnih seril-tRNA-sintetaza (SerRS) usmjerili smo naša istraživanja na dva kukuruzna enzima: SerZMm i SerZMc. SerZMm ima produžetak na N-kraju, koji ima svojstva i mitohondrijskih i kloroplastnih signalnih sljedova. Ekspresija SerZMm u kvascu uspješno komplementira mutantni respiracijski fenotip, uzrokovan disrupcijom kvaščevog gena za mitohondrijsku SerRS. Kinetička analiza pročišćenog SerZMm provedena je uz razne supstrate tRNASer, većinom transkripte pripremljene in vitro. SerZMm ne aminoacilira transkript citosolne tRNASer iz biljke Arabidopsis thaliana, kao što je očekivano za organelni enzim. Enzim razlikuje dvije kvaščeve mitohondrijske tRNASer: dok je tRNA2Ser bakterijskog tipa dobar supstrat, tRNA1Ser nije prepoznata vjerojatno zbog neobičnih strukturnih svojstava. Katalitička efikasnost enzima SerZMm u odnosu na transkripte kukuruzne mitohondrijske i kloroplastne tRNASer je podjednaka, što ukazuje na mogućnost da bi SerZMm mogao djelovati u oba organela. SerZMm pokazuje tRNA-ovisno prepoznavanje serina, što je opisano kao kontrolni mehanizam koji povećava točnost seril-tRNA-sintetaza. SerZMm stvara specifične nekovalentne komplekse s tRNASer bakterijskog tipa, uključujući oba kukuruzna organelna transkripta. Naši podaci upućuju da se SerZMm dvojno usmjeruje u mitohondrije i kloroplaste. Određen je slijed nukleotida cDNA za SerZMc. Analiza pokazuje da protein SerZMc sadrži bazični produžetak na C-kraju specifičan za eukariotske citosolne SerRS. Ne sadrži produžetak na N-kraju te je predložen citosolni smještaj proteina SerZMc. Filogenetska analiza pokazala je izuzetno složenu povijest seril-tRNA-sintetaza, uz mnogobrojne horizontalne prijenose gena. Potvrđeno je mitohondrijsko porijeklo proteina SerZMm, no samo porijeklo mitohondrijskih seril-tRNA-sintetaza nije se moglo utvrditi sa značajnom statističkom vjerojatnošću, možda i zbog toga što se divergencija mitohondrijskih sintetaza mogla dogoditi vrlo davno u evoluciji jer je porijeklo mitohondrija usko povezano s porijeklom eukariotske stanice.

aminoacil-tRNA-sintetaze; seril-tRNA-sintetaze; Zea mays; biljke; organel; dvojno usmjeravanje; filogenetska analiza; transkripti in vitro

nije evidentirano