Leta i den här bloggen


tisdag 23 oktober 2012

tRNA koodista eteenpäin

http://hdl.handle.net/10616/41076 (Please use this identifier to cite or link to this item)

Sitaatti Karoliinisen instituutin väitöskirjasta 
Väitöskirjan tekijä on Olof Allne`r
 Termodynaamisia ja dynaamisia näkökohtia proteiinin muodostumisesta  RNA: vaiheen  kautta  Biomolekulaarisia simulaatioita.
Väitöskirja on  esitetty elokuun lopulla tänä vuonna. ja kuuluu biologisten tieteiden ja ravitsemuksn alaan. Suomennan tiivistelmästä jonkin  avainseikan.
LÄHDE: 
Biomolecular simulations, from RNA to protein : thermodynamic and dynamic aspects
Allnér, Olof
Date: 2012-08-24
Location: Sal Månen, Alfreds Nobels Allé 12, Karolinska Institutet, Huddinge.
Time: 10.00 Department: Inst för biovetenskaper och näringslära / Dept of Biosciences and Nutrition
Abstract: TIIVISTELMÄ
  • The process of transforming the information stored in the DNA of genes into functional RNA molecules and proteins via transcription and translation is the most fundamental process of all known life.
 KAIKEN TUNNETUN ELÅMÄMUODON FUNDAMENTAALISIN PROSESSI on  geenien DNA-rakenteeseen  pakatun informaation muuntaminen toiminnallisiksi RNA- molekyyleiksi ja proteiineiksi transkriptiolla ja translaatiolla. 

  •  Even though these processes involve large macromolecules and dynamics on long time scales they all ultimately rely on atomic level interactions between nucleic acids or amino acids. 
Vaikka  tällaiset prosessit käsittävät suuria makromolekyylejä ja pitkäaikaismitalla mitattavaa    dynamiikkaa niin aivan  perusolemukseltaan  joka  prosessi käyttää atomitason vuorovaikutuksia  nukleiinihappojen tai aminohappojen kesken.
  • Only a few experimental techniques are available that can study the large systems involved in atomic detail. 
Nykyisellään on käytettävissä  vain muutama harva sellainen  kokeellinen tekniikka, joka saattaa tutkia  prosesiin osallistuvien suurten  järjestelmien  atomitason  yksityiskohtia.  

  • Computer simulations, modeling biological macromolecules, are therefore an important tool in investigating fundamental biological processes. 
Sentakia fundamentaalisten biologisten prosessien tutkimuksissa on tärkeänä työvälineenä  tiekonesimulaatiot, joilla moduloidaan  biologisia  makromolekyylejä.
  • In this thesis, Molecular Dynamics (MD) simulations have been used to study the translation of mRNA by tRNA and the function of the regulatory riboswitches. 
 Tämä väitöskirjatyö käytti   molekyylidynaamisia (MD)  simulaatioita tutkitaessa tRNA:n avulla  mRNA translaatiota   ja säätelevien  ribo-vaihteiden  funktioita
  • The thesis also covers the improvement of methodology by the development of a new representation of the important Mg2+ ions and an improvement of the understanding of the connection between MD and experimental NMR data.
Tämä työ esittää myös tärkeän  magnesium 2+ jonin  osoittamiseksi kehitetyn menetelmän ja kohentaa ymmärtämystä molekyylidynamiikan ja  kokeellisesti  havaitun nukleaarisen magneettisen resonanssin keskisestä yhteydestä
  •  In Paper I, the effect of post transcriptional modifications of the tRNA anti codon on the decoding of mRNA in the ribosome is studied. 
Ensimmäisessä osiossa osoitetaan  tRNA- antikodonin posttranskriptionaalisen modifikaation vaikutusta mRNA:n koodia aukaisevaan  funktioon ribosomissa. 
  • All atom MD simulations have been performed of the ribosomal A site with and without modifications present, including extensive free energy calculations. 
Kaikki atomin molekyylidynaamiset simulaatiot  tehtiin  ribosomin A-kohtaan  sekä modifikaatiolla että  modifikaatiotta , vapaat energiat laskettiin myös. 

  • The results show two mechanism by which the decoding is affected: The further reach provided by the modifications allows an alternative outer conformation to be formed for the non cognate base pairs, and the modifications results in increased “catalytic” contacts between tRNA, mRNA and the ribosome.
Tulokset osoittivat kaksi tasoa, jossa  koodin aukaisu vaikuttuu
Edelleen modifikaatiolla tutkittuna salliutui alternatiivisen ulkoisen konformaation muodostuminen toisiinsa sopimattomien emäsparien kesken ja modifikaatioista seurasi lisääntyneitä  katalyyttisia kontakteja  tRNA- ja  mRNA muotojen ja ribosomin kesken.

  • In Paper II, the folding mechanism of the add A riboswitch is studied under different ionic conditions and with and without the ligand bound. 
 Toisessa osiossa  tutkittiin  lisuke-A ribovaihteen  laskostumismekanismia erilaisissa joniolosuhteissa sekä ligandin kanssa ja ilman ligandia.

  • In addition to standard simulations, we simulated the unfolding by umbrella sampling of distance between the L2 and L3 loops.
Standardisimulaatioitten lisäksi simuloitiin laskostumista  "sateenvarjo"-muodostumalla  L2 ja L3 silmukkavälille
  •   In the results, no significant effect of Mg2+ or Na+ ion environments or ligand presence can be seen
 Tuloksissa  ei nähty merkitsevää vaikutusta  magnesium  tai natriumjonimiljööstä tai ligandista.
  • .But a consistent mechanism with the P3 stem being more flexible than P2 is observed. More data might however be needed to draw general conclusions.
Mutta konsistenttina havaintona oli että P3 varsiosa  oli taipuisampi kuin P2.
  • In Paper III, the parameters describe Mg2+ ions in MD simulations are improved by optimizing to kinetic data of the H2O exchange. Data from NMR relaxation experiments was used as optimization goal. The newly developed parameters do not only display better kinetic properties, but also better agreement with experimental structural data.
Kolmannessa osiossa esitetään molekulaaridynaamisten simulaatioitten magnesiumijonia kuvaavien parametrien kohentamista  optimoimalla H2O vaihtumisen kineettiset tiedot.
Tässä käytettiin NMR relaksaatiokokeista  saatuja tietoja ( nuclear magnetic resonance relaxation) optimoimispäämääränä. Vastikään kehitetyt  parametrit ovat kineettisiltä ominaisuuksilta parempia ja pitävät paremmin yhtä kokeellisesti saatujen  strukturellisten tietojen kanssa.
  • In Paper IV, the dynamical data, obtained from NMR relaxation experiment of a protein is related to dynamics seen in an MD simulation. The analysis provides important information for the interpretation of experimental data and the development of simulation methods. The results show, among other things, that significant parts of the entropy are not seen by NMR due to a limited time window and inability to account for correlation of motions.
 Neljännessä osiossa verrataan proteiinin  NMR relaksaatiokokeista  saatuja tietoja MD simulaatiossa  nähtyyn dynamiikkaan. Analyysistä saa tärkeää informaatiota  kokeellisten tietojen tulkinnasta  ja simulaatiometodien kehityksestä. Tulokset osoittavat, että muun muassa merkitsevää  osaa entropiasta ei  ole nähtävissä NMR:ssä koska aika-raami on rajallinen eikä pystytä selittämään liikkeitten korreloitumista.
IV. OLOF ALLNÉR and Lennart Nilsson. Motions and Entropies in Proteins as Seen in NMR Relaxation and Molecular Dynamics Simulations, 2012, [Manuscript].

Kommentti: 
MIKÄ on NMR relaksaatio?
 http://en.wikipedia.org/wiki/Relaxation_%28NMR%29
MIKÄ on NMR, nukleaarinen magneettinen resonanssi?
http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance

onsdag 16 maj 2012

Kromatiinia muokkaavat proteiinikompleksit

Löysin kirjastosta viikko sitten kirjan

J.L. Workman ( Ed.) Protein Complexes that Modify Chromatin 


. Kirja oli painettu vuonna 2003, joten siihen asti mahdollisia asioita oli katsahdettu. Kirjan sisältö selvittänee parhaiten mitä proteiineja asiaan kuuluu: otan alusta  otsikoita tähän:

(1) T. Ito.  NUCLEOSOME Assembly and remodeling 

 ( Structure, Histone deposition, Stepwise core histone transfer on to supercoiled plasmid DNA,  ATP-dependent assembly of periodic nucleosome arrays in vitro,  Nucleosome is mobilized in vitro, Kinetics of chromatin assembly in vitro, Visualization of nucleosome particle formation; ATP-dependent nucleosome remodeling, Core histone acetylation and chromatin fluidity; Fine tuning of chromatin assembly and remodeling.

(2) J.A. Sharp, P.D. Kaufman. CHROMATIN  PROTEINS  are determinants of CENTROMERIC  function.

(Centromeric structure, sequence elements , Centromeric  Repeats in higher  eucaryots, Chromatin deposition  and  Centromeric  function, Conserved heterochromatin proteins at centromeres in higher eukaryocytes, marking pericentric nucleosomes: Histone H3 lysine methylation and the propagation oc centromeric heterochromatin, Factors Downstream of HP1 Heterochromatin association; recruitment of COHESIN to CENTROMERES, HP1 and large subunit of CAF-1(Chromatin assembly factor 1) , Assembly of KINETOCHORE: The formation of the NUCLEOSOMES.; Containing an H3 isoform  at CENTROMERIC CHROMATIN.

(3) R.Kellum. HP1-complexes and heterchromatin assembly

Heterochromatin, definition: condensed, transcriptionally  highly inert; gene silencing properties. , late repliocating.
 ( Euchromatin is decondensed and activ.)
 Heterochromatin Protein 1= HP1.  Heterochromatin assembly. Histone binding. Cooperative self-association.,  
HP1- interacting proteins. .
TIF1 (Transcriptional  reculation by NR),
SP100 (Nuclear body protein; transcriptional regulation) , 
ATRX ( chromatin remodeling),
HP1 and nuclear architecture, LBR (Nuclear envelope protein Lamin B Receptor) , INCENP (chromosome passanger inner centromere protein),
 Cohesin  ( sister chromatid adhesion during metaphase) ,
Ku70 ( telomere maintenance protein) , Heterochromatin maintenance, functions.

(4) K.Yokomori. SMC protein complex and the maintenance of chromosome integrity.

SMC (Structural Maintenance of Chromosomes) -protein structure, Major SMC-containig complexes in eukaryocytes  Condensin and Cohesin.  
ATPase activity of SMC-complexes. Role of Cohesin in sister chromatid cohesion, Spindle organization and DNA repair. Cohesion in S phase. Role of cohesin in KINETOCHORE function; Effects of Cohesin bipolar attachment of spindles to kinetochores, Cohesin at spindle poles. Cohesin binding to nuclear matrix. Cohesin function in DNA damage repair.
Condensin is required in mitotic and interphase chromatin organization. Regulation of condensin during Cell Cycle. .Nuclear condensin foci in reinitiation of condensation. Mechanism of chromosome targeting of condensin. Direct binding to chromatin,  Mitotic chromosome targeting of condensin; Interphase condensing binding to chromatin

(5) K.R. Katsani , T. Mahmoudi, C.P. Verrijzer. Selective gene regulation by WSI/SNF related Chromatin remodeling factors  
Families of ATP-dependent chromatin remodeling factors
Function of remodeles during gene regulation
 Mechanism of transcriptional activation of remodelers
Global chromatin scanning by remodelers
Activator mediated recruitment of remodelers
Chromatin remodeling  versus transcriptional activation
The order of events during gene activation
Functional specialization among remodelers
Chromatin remodeling in development
Polycomb group and Trithorax group proteins maintain patterns of gene expression during development
Sequence specific DNA-binding proteins recruit remodelers to regulate developmental gene expression
Role of gene remodelers in the control of cell differentiation
SWI/SNF complexes play an essential role during early mammalian development

(Chromatine structure underlies many so-called epigenetic phenomena leading to mitotically stable propagation of differential expression of genetic information)( Epigenetic memory)

(6) W.Wang: The SWI/SNF family of ATP-dependent chromatin remodelers: Similar mechanims för diverse functions...

Nämä asiat ovat kirjan sivuilla 1- 169. kirjassa on 300 s.


tisdag 15 maj 2012

Solusyklin geeneistä, SWI/SNF


 http://www.bioscience.org/2008/v13/af/3096/fulltext.asp?bframe=figures.htm&doi=yes

Näillä SWI/SNF kromatiinin  uudelleenmuokkaustekijöillä  (Chromatine remodelers)  on muissakin prosesseissa kuin transkriptiossa  tärkeitä rooleja.   Niihin kuuluu DNA replikaatio, viruksen integraatio ja mahdollisesti rekombinoituminen.

Esim. eräällä proteiinilla, ns. hSNF5- homologilla  on havaittu interaktiota ihmisen papilloomavirukseen (HPV) ja se stimuloi koeputkessa mainitun viruksen replikoitumista. Tämä havaittiin 1999. Samainen hSNF5 proteiini näyttää myös tekevän interaktiota HIV integraasin kanssa ja se saattaa olla  osana HIV-preintegraatiokompleksia, havaittiin 1994.
Sitten Young vuonna 2001 oli sitä mieltä, että dominantti negatiivinen mutantti hSNF5:stä voisi  vahvasti estää HIV partikkelin tuotantoa ja replikoitumista.

fredag 11 maj 2012

Mitokondrian koodaama tRNA

 Mitokondriaalinrn DNA (mtDNA) peritään äidiltä. 
 Mitokondriaalisesti koodautuneista tRNA lajeista on aika tuore artikkeli  viime syksyltä.

Annu Rev Genet. 2011;45:299-329. Epub 2011 Sep 6. Human mitochondrial tRNAs: biogenesis, function, structural aspects, and diseases.
Suzuki T, Nagao A, Suzuki T. Source Department of Chemistry and Biotechnology, Graduate School of Engineering, University of Tokyo, Tokyo 113-8656, Japan. ts@chembio.t.u-tokyo.ac.jp

Suomennosta tiivistelmästä

Mitochondria are eukaryotic organelles that generate most of the energy in the cell by oxidative phosphorylation (OXPHOS).
 Mitokondria, solun energialaitos, on eukaryoottisissa organelleissa paikka, mikä generoi suurimman osan soluenergiasta oksidatiivisella fosforylaatiolla (OSPHOS)

 Each mitochondrion contains multiple copies of a closed circular double-stranded DNA genome (mtDNA).
 Jokaisessa mitokondriassa on  multippeleita kopioita  suljettuina renkaina esiintyvää  kaksisäikeistä DNA:ta (mt dsDNA)

 Human (mammalian) mtDNA encodes 13 essential subunits of the inner membrane complex responsible for OXPHOS.
 Ihmisen mtDNA koodaa  13 välttämätöntä alayksikköä  vastaamaan OXPHOS- tapahtumasta mitokondrian sisäkalvon kompleksissa.

 These mRNAs are translated by the mitochondrial protein synthesis machinery, which uses the 22 species of mitochondrial tRNAs (mt tRNAs) encoded by mtDNA. 
 Nämä lähettiRNA:t translatoidaan mitokondriaalisella proteiininsynteesikoneistolla, joka käyttää 22 erilaista mitokondriaalista tRNA lajia, jotka ovat mitkondriaalisen DNA:n koodaamia.

The unique structural features of mt tRNAs distinguish them from cytoplasmic tRNAs bearing the canonical cloverleaf structure.
 Mitokondriaalisilla tRNA molekyyleillä on ainutlaatuinen  rakenteensa,
 https://encrypted-tbn3.google.com/images?q=tbn:ANd9GcQbv4ltUnduPf_Ha3l3-nvndoWvqLrFK9LyZCB8Dkpt10LNWBxk4w
 mikä erottaa ne sytoplasmisista tRNA-molekyyleistä, joissa on kanoninen apilanlehtimäinen hahmo.
 http://www.nature.com/scitable/nated/content/ne0000/ne0000/ne0000/ne0000/101825/nrmicro1491-i1_THUMB_0.jpg

 The genes encoding mt tRNAs are highly susceptible to point mutations, which are a primary cause of mitochondrial dysfunction and are associated with a wide range of pathologies. 

 Mitokondriaalisia tRNA molekyylejä koodaavat geenit ovat hyvin alttiita pistemutaatioille, mikä onkin primäärinen syy mitokondrioitten huonontuneeseen toimintaan ja liittyy useisiin tautitiloihin.

A large number of nuclear factors involved in the biogenesis and function of mt tRNAs have been identified and characterized, including processing endonucleases, tRNA-modifying enzymes, and aminoacyl-tRNA synthetases. 
 On tunnistettu  runsaasti tumatekijöitä, jotka osallistuvat mitokondriaalisten tRNA molekyylien biogeneesiin ja toimintaan ja niitä on karakterisoitu, kuten esim  prosessoivia endonukleaaseja, tRNA:ta  modifioivia entsyymejä ja aminohappo-tRNA syntetaaseja (aaRS)


These nuclear factors are also targets of pathogenic mutations linked to various diseases, indicating the functional importance of mt tRNAs for mitochondrial activity.
Mainitut tumatekijöät altistuvat myös patogeenisille mutaatioille ja liityvät eri tauteihin, mikä viittaa mt tRNA molekyylien olevan funktionaalisesti tärkeitä mitokondrian aktiivisuudelle. 
PMID:
21910628
[PubMed - indexed for MEDLINE]

tRNA alkuperä ja tehtävät


Sitaatti internetistä:
EMBO Rep. 2007 June; 8(6): 547–549.
PMCID: PMC2002533
Review Article
Literature Report
The ins and outs of tRNA transport
Marc Mirande1 (Author photo)
1Marc Mirande is at the Laboratoire d'Enzymologie et Biochimie Structurales, CNRS, Avenue de la Terrasse, 91190 Gif-sur-Yvette, France
aTel: +33 169823505; Fax: +33 169823129;
mirande@lebs.cnrs-gif.fr
Received April 18, 2007; Accepted April 26, 2007.
Keywords: Leishmania, mitochondria, tRNA, transport
Suomennosta sitaattiin: 
Transfer RNAs (tRNAs) are involved in many cellular functions distributed throughout the cellular space. In addition to their role in protein translation, these molecules are engaged in tasks as diverse as the regulation of gene expression, amino-acid synthesis, protein degradation, cell-wall synthesis, porphyrin biosynthesis, priming of replication, RNA interference and the transport of macromolecules.
 tRNA osallistuu moniin solutoimintoihin kauta koko solutilan. Tunnetaan hyvin  sen osuus proteiinin translaatiossa, mutta sen lisäksi tRNA molekyylejä osallistuu erilaisiin tehtäviin kuten geeniekspression säätelyyn, aminohappojen synteesiin, proteiinien hajoittamiseen, soluseinämän synteesiin, porfyriinin biosynteesiin, replikaation priming-tapahtumaan, RNA-interferenssiin ja makromolekyylien kuljetukseen.
 The nucleus and the mitochondria of eukaryotic cells, as well as the chloroplasts in plants, contain their own genome that encodes a range of proteins and nucleic acids. Early evidence suggested that some of the RNA content of mitochondria could be transcribed from non-mitochondrial DNA (Suyama, 1967). 
 Eukaryoottisen  solu tumalla ja mitokondrialla  samoinkuin  ja kasvien kloroplasteilla on oma genominsa, mikä koodaa laajaa proteiinijoukkoa sekä nukleiinihappoja. On ollut joitain näyttöjä siitä, että jokin RNA pitoisuuden osa mitokondriassa voisi olla koodautunut non-mitokondriaalisen DNA:n avulla.
It is now well established that a variable number of tRNA species present in the mitochondria are indeed nucleus-encoded (Fig 1).
Nykyään onkin hyvin varmistettu, että  vaihteleva lukumäärä tRNA-lajeja, joita mitokondriassa esiintyy, on todellakin tuman koodaamia. 
 The phenomenon of mitochondrial tRNA import has been reported in plants, marsupials, the yeast Saccharomyces cerevisiae, and the protozoa Leishmania, Trypanosoma and Tetrahymena
 Mitokondriaalisen tRNA sisäänkuljettumista on raportoitukin kasveissa, hiivassa ja protozoassa leishmania ja Trypanosoma mm.
When certain tRNA species are not encoded by the mitochondrial genome, there is a predictable requirement for the import of nucleus-encoded tRNAs into the mitochondria (Schneider & Marechal-Drouard, 2000).
Jos jotain tiettyä tRNA-lajia ei koodaudu mitokondriaalisella genomilla, on ennustettavissa olevaa tarvetta tuman koodaamasta tRNA.sta ja sen kuljetuksesta mitokondriaan. 
 This is the case, for example, for the mitochondria of Leishmania, which are completely devoid of tRNA-encoding genes. 
 Tällainen tilanne on esim. Leishmania-protozoalla, jolta puuttuu täysin mitokondrian koodaamat tRNA.t
However, there are a few examples of tRNA import into mitochondria that already have a complete set of mitochondria-encoded tRNAs. 
 On muutamia harvoja esimerkkejä  tRNA:n kuljetuksesta sellaiseen mitokondriaan, jolla on täydellinen setti tRNAlajeja.
Other tRNA transport systems have also been identified (Fig 1), which include their retrograde transport from the cytoplasm to the nucleus (Takano et al, 2005; Shaheen & Hopper, 2005), the export of mitochondria-encoded tRNA to the cytoplasm (Maniataki & Mourelatos, 2005), and the packaging of tRNAs into retroviruses (Waters & Mullin, 1977). The roles of some of these transport systems have yet to be defined.
On tunnistettu myös muita tRNA-kuljetusjärjestelmiä, jotka käsittävät niiden retrogradista kuljetusta sytoplasmasta tumaan, tai mitokondrian koodaaman tRNA:n  ulostoimittamista mitokondriasta sytoplasmaan, tai tRNA-lajien pakkaamista retroviruksiin.  Joidenkin tällaisten kuljetusjärjestelmien osuus on vielä määrittelemätön.


KOMMENTTINI: Tässä voisi mainita ainakin että prolyyli-aatRNA syntaasilla lie osuutta esim  retroviruksen  virionin kakoontumisen loppuvaiheessa   virionkalvon hyvän muodostumisen  suhteen. proliinin osuus on kristalloiva, siis muotoa ja hahmoa antava. peptidissä.

Esimerkki tRNA-lajien pakkaamisesta  HIV-1 viruksen virioniin. Sitaatti ja käännöstä

Profiling non-lysyl tRNAs in HIV-1

During its assembly, human HIV-1 selectively packages the tRNALys isoacceptors, including tRNALys3, the primer for the reverse transcriptase

 Kun ihmisen HIV-1 virus tekee osiensa  kokoamista virioniksi se pakkaa selektiivisesti tRNAlysyyli isoakseptoreita ja tRNA lysiiniä, joka toimii  viruksen reversin transkriptaasin(RT entsyymin) primerina.

However, other low molecular weight RNA species are also seen in the virus. 
 Mutta muitakin pienimolekyylisiä  RNA-lajeja nähdään viruksessa.

We profiled the tRNAs packaged into HIV-1 using microarray analysis and validated our results by two-dimensional gel electrophoresis and RT-PCR. 
 Tutkijat  katsoivat niiden tRNA lajien kirjon, mitä pakkautuu HIV-1 virukseen.

In addition to tRNALys isoacceptors, tRNAAsn and the rare isoacceptor of tRNAIle are also selectively packaged. 
 Mainittujen tRNA-lysiini-isoakseptoreitten ohella HIV1 kerää selektiivisesti pakaten tRNA-asparagiinia ja harvinaista isoakseptoria tRNA-isoleusiinia.

In Gag viral-like particles missing the GagPol protein, overall tRNA incorporation is reduced by >80%.
 Sellaisessa Gag-VLP - viruksen tapaisessa proteiinissa, josta puuttuu GagPol- proteiini, tRNA-molekyylien yleinen inkorporoituminen on vähentynyt yli 80 %.

 This reduction is significantly greater than can be accounted for by the reduction in tRNALys isoacceptors, tRNAAsn and tRNAIle, suggesting that incorporation of other tRNAs may also require the GagPol protein. 

 Alenema on merkitsevästi suurempi kuin vain kolmen yllä mainitun tRNA -aminohappo molekyylien  osalle voisi laskea, joten  muitakin tRNA-lajeja näyttää olevan tarpeen GagPol proteiinille.

These results demonstrate selective incorporation of non-lysyl tRNAs into HIV-1 and highlight the application of microarrays as a novel method to study tRNA incorporation into viruses. 

Siis  myös non-lysyylio tRNA lajeja inkorporoituu HIV-1 virukseen ja käytetyllä tekniikalla  voidaan tutkia  miten tRNA  viruksiin pakataan. 

aa-tRNA synteesistä Entsyymin määritelmä


AMINOHAPPO-tRNA  liittymän syntetaasientsyymi


Aminoacyl-tRNA synthetase 

 MÄÄRITELMÄ

Entsyymi, joka aktivoi aminohapon translaatiotapahtumaa varten  muodostamalla AMINOHAPPOADENYLAATIN välituotteena (aa-AMP) ja toisessa vaiheessa linkkiää tämän aktivoidun aminohapon vastaavaan tRNA-molekyyliin, jolloin muodostuu aa-tRNA, (aminoacid tRNA, aminoacyl-tRNA) . Yleinen fakta on että jokaiselle  aminohapolle on oma spesifinen aminoasyyli-tRNAsyntaasi. Enzyme that activates an amino acid for translation by forming an aminoacyladenylate intermediate and then links this activated amino acid to the corresponding tRNA molecule (amino acid-tRNA, aminoacyl-tRNA). In general, a specific aminoacyl-tRNA synthase is available for each amino acid 
.
SynonymsAminoacyl-tRNA synthase,  Aminoasyyli-tRNA syntaasi
Aminoacyl-tRNA ligase, Aminoasyyli-tRNA ligaasi
Amino acid translase, Aminohappotranslaasi
CategoryMolecular function
GOaminoacyl-tRNA ligase activity [ GO:0004812 ]
Graphical

tisdag 8 maj 2012

Uusi väitöskirjatyö Göteborgissa. Fokuksessa tRNA funktio

http://gupea.ub.gu.se/handle/2077/28794http://gupea.ub.gu.se/handle/2077/28794

  •   This thesis describes the design and synthesis of potential aaRSs inhibitors.  Tämä väitöskirja kertoo mahdollisen aaRS-syntetaasi-inhibiittorin hahmottelusta ja synteesistä. . 

(Tämä on tuleva väitöstilaisuus) ( Päivitys:  Väitös oli  9-12 aikaan yliopistollisella kemian laitoksella  Göteborgissa  11.5. 2011 ja olin läsnä tilaisuudessa)

  •  Tiivistelmästä suomennosta:

Aminohappoja kuljettavien  tRNA:n  (transfer-RNA:n) syntetaasit  ovat kaikissa elävän organismin soluissa essentiellejä entsyymejä. Niiden katalyyttinen aktiivisuus on  vaikuttamassa koottaessa geneettisen koodin käännöstuotetta  toiminnallisiksi proteiineiksi ja niinpä ne ovat mahdollisia kohdemolekyylejä anti-infektiivisissa strategioissa.  

Siinä biosynteettisessä tiessä, jota nämä  aaRS entsyymit katalysoivat, on ensimmäisenä askeleena  vastaavan aminohapon aktivoiminen ATP:n avulla aminohappoadenylaattimuotoon (aa-AMP). Se on avainasemassa oleva välituote proteiinien biosynteesissä.
On tunnistettu  stabiileja aa-AMP analogeja   mahdollisina ja  merkityksellisinä johtotuotteina potentiellien ssRS estäjien kehittelyssä.

Tämä väitöskirja kertoo mahdollisen aaRS-syntetaasi-inhibiittorin hahmottelusta ja synteesistä.
Kehiteltiin uutta  liuosfaasista synteettistä  tietä hydrolysoitumattomia sulfamyyli- aa AMP- analogeja. Synteesi käsittää strategian jossa  muodostetaan protektiivinen ryhmä, joka hyödyntää globaalia  protektionpoistamista neutraaleissa olosuhteissa, jolloin  minimoidaan sivutuotteiden muodostus. Selvitettiin myös, mitkä olosuhteet ovat optimaalisia eri aminohappojen sitoutumiselle sulfamoyyli-ryhmään.

Kehiteltiin myös kiinteäfaasipohjaista synteettistä tietä  hydolysoitumattomia  sulfamyyli aa AMP analogeja. Uusi synteettinen tie tarjoaa mahdollisuuden  erilaisten yhdistysten nopeaan samanaikaissynteesiin riittävissä  määrissä, jotta  biologinen arviointi on mahdollinen.

Hydrolysoitumattomien sulfamyl-aaAMP-analogipohjaisten  aaRS inhibiittorien  rakenteen ja aktiivisuuden välisen suhteen ymmärtämiseksi käytettiin molekulaaristen mallien tekniikkaa.
Tunnistettiin malliligandi, joka otti oletetun bioaktiivisen konformaation.  Uusia  aa-AMP:n fosfaattibioisosteerejä on hahmoteltu   mallista johtamalla. hahmoteltiin riboosittomia puriinipohjaisia  ssAMP- bioisosteerejä käyttämäällä molekulaarista docking- tekniikkaa. Hahmoteltuja  yhdisteitä syntetisoitiin ja ne arvioitiin  biologisesti käyttämällä E. Colista eristettyä  aaRS entsyymiä.

 Kehiteltiin myös  uusi mieto menetelmä trityloidun kiinteäfaasisen resiinin aktivoimiseksi ja kierrättämiseksi. Saadun resiinin kierrätys reaktion loputtua on edullista,  kustannuksia vähentävää sekä ympäristöystävällistä. Metodia käytettiin  primääri ja sekundäärialkoholien, halogeenia sisältävien alkoholien ja aniliinien liittämiseksi trityyliresiiniin.




Publication type: Doctoral thesis
Keywords: Aminoacyl tRNA synthetases

Abstract: Aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) are essential enzymes present in all living organisms, their catalytic activity is involved in the translation of the genetic code into functional proteins and they are potential targets for anti-infective agents. The first step in the biosynthetic pathway catalysed by aaRSs consists of activation of the corresponding amino acid by the reaction with ATP to form an aminoacyl-adenylate (aa-AMP), the key intermediate in the biosynthesis of proteins. As a result st... more

, analogues of aa-AMP have been identified as potential and valuable lead compounds for the development of potential aaRS inhibitors. This thesis describes the design and synthesis of potential aaRSs inhibitors. The studies involve the development of a novel solution-phase synthetic route to non-hydrolysable sulfamoyl-based aa-AMP analogues. Synthesis includes the development of a protective group strategy that utilises global deprotection under neutral conditions to minimise by-product formation. Optimal reaction conditions for the coupling of different amino acids to the sulfamoyl moiety have also been investigated. A solid-phase synthetic route leading to non-hydrolysable sulfamoyl-based aa-AMP analogues has also been developed. The novel synthetic route enables the possibility for rapid parallel synthesis of structurally diverse compounds in quantities sufficient for biological evaluation.  Molecular modelling techniques have been used to gain understanding about the structure–activity relationship of the inhibitors of aaRSs based on non-hydrolysable aa-AMP analogues. A model ligand adopting the putative bioactive conformation was identified based on X-ray data and conformational searches. Novel phosphate bioisosteres of aa-AMP have been designed using the derived model. Molecular docking techniques were used for the design of ribose-free purine-based aa-AMP bioisosteres. The designed compounds were synthesised and evaluated biologically in an assay using aaRS isolated from Escherichia coli. A novel mild method for the activation and recycling of a tritylated solid-phase resin has also been developed. Recycling of recovered resin after the completion of a reaction is considered beneficial since it minimises the associated costs and is environmentally friendly. The method was used for the attachment of primary and secondary alcohols, halogen-containing alcohols and anilines to trityl resin.
ISBN: 978-91-628-8445-1