trna 的结构与功能trna 的二级结构(三叶草结构).pdfVIP

tRNA 的結構與功能 在蛋白質生物合成過程中，tRNA 主要功能為轉運氨基酸。由於tRNA 分子的 同工性(iso acceptor)，即一種以上的tRNA 對一種特異氨基酸，所以細胞內tRNA 的種類(80 多種)比氨基酸的種類多。1958 年Hoagland 等人首先發現了在蛋白質生 物合成過程中，一種可溶性RNA 起介導作用時稱爲可溶性RNA(soluble RNA)，現 在稱爲tRNA。tRNA 的分子量一般在25-30KD 範圍，沈降常數約4S，由73-93 個 核苷 酸組成，其中含大量稀有鹼基，如偽尿嘧啶核苷 (ψ)，各種甲基化的嘌呤和嘧 啶核苷 ，二氫尿嘧啶(hU 或D)和胸腺嘧啶(T)核苷 等。對絕大多數原核細胞和真核 細胞一個tRNA 分子來說，一般有 10-15 個稀有鹼基。這些稀有鹼基的功能不十分 清楚。tRNA 分子是單股RNA，十分有利於與單股的模板mRNA 進行酮基和氨基 反應，形成氫鍵。絕大多數胞漿tRNA 含(76+1 或76-1)個核苷 酸，其中有 15-16 個 核苷 酸爲固定核苷 酸，即在絕大多數胞漿tRNA 上這些核苷 酸的種類和位置不變， 其他的61-62 個核苷 酸爲可變核苷 酸。 tRNA 的二級結構(三葉草結構) 1965 年，Holley 測定了第一個tRNA(酵母tRNAAla)的序列。至今已確定了不 同生物來源的數百種tRNA 的序列。但任何 一個tRNA 的序列都不能提供我們足夠的資 訊去猜測不同的tRNA 鹼基間的相互氫鍵形 成方式。通過對tRNA 分子分段酶 解和鍵自 由能(△G)的計算，證明單股 tRNA 鏈可通 過自身折疊形成四個螺旋區和四個環的基 本結構，類似一個三葉草，故將tRNA 的二 級結構稱 爲三葉草結構 (clover leaf structure)。現已證明，Holley 等人確立的酵 母 tRNAAla 二級結構，即三葉草結構是正 確的，並且所有的tRNA 均有類似的三葉草 結構。此種結構的共同特點如下： (1) 3端含 CCA-OH 序列。因爲該序列是單股突伸出來，並且氨基酸總是接在該 序列腺苷 酸殘基(A)上，所以 CCA-OH 序列稱爲氨基酸接受臂(amino acid acceptor arm)。CCA 通常接在3端第4 個可變苷 酸上。3端第5-11 位核苷 酸 與 5端第 1-7 位核苷 酸形成螺旋區，稱爲氨基酸接受莖(amino acid acceptor stem)。 (2) TψC 環(TψCloop)。TψC 環是第一個環，由 7 個不配對的鹼基組成，幾乎 總是含5GTψC3序列。該環涉及tRNA 與核糖體表面的結合，有人認爲GT ψC 序列可與5SrRNA 的GAAC 序列反應。 45 分子生物學總論 陳世明 整理 (3) 額外環或可變環(extra variable loop)。這個環的鹼基種類和數量高度可變，在 3-18 個不等，往往富有稀有鹼基。 (4) 反密碼子環(anticodon loop)。由7 個不配對的鹼基組成，處於中間位的3 個鹼 基爲反密碼子。反密碼子可與 mRNA 中的密碼子結合。毗鄰反密碼子的 3 端鹼基往往爲烷化修飾嘌呤，其5端爲U，即：－U－反密碼子－修飾的嘌呤。 (5) 二氫尿嘧啶環(dihydro-U-loop 或D-loop)由8-12 個不配對的鹼基組成，主要特 徵是含有(2+1 或2-1)個修飾的鹼基(D)。 (6) 上述的 TψC 環，反密碼子環，和二氫尿嘧啶不分別連接在由 4 或 5 個鹼基 組成的螺旋區上，依次稱爲 TψC 莖，反密碼子莖和二氫尿嘧啶莖。此外， 前述的 15-16 個固定鹼基幾乎全部位於這些環上。 tRNA 的三級結構 在70 年代中期，一些實驗室製備出 了tRNA 的純結晶，人們才對tRNA 的三