Hur kan tRNA orsaka avvikelser från trebas-steget i den genetiska koden?
Maria Bergquist
Proteiner är molekyler som bygger upp alla levande vävnader och får processer i våra celler att
fungera, t ex genom att överföra signaler, transportera molekyler, reglera genuttryck och
katalysera reaktioner. Proteiner är sammansatta av 20 olika aminosyror, exempelvis serin, glycin
och alanin, och varje protein har sin egen unika sekvens av aminosyror, sammanlänkade av
peptidbindningar. Denna sekvens bestämmer till stor del proteinets utseende (struktur) och
funktion. Syntesen av dessa livsviktiga makromolekyler kallas translation och är processen där
den genetiska informationen (DNA) skrivs av till mRNA och översätts till protein. Informationen
i mRNAt tolkas som trebokstavsord (kodon) där varje triplett står för en aminosyra och varje hel
mening utgör en läsram. Translationen är en komplicerad process och framför allt beroende av
två komponenter; ribosomen som är proteinfabriken, och tRNA som är en specialiserad RNA
molekyl och bär aminosyran i ena ändan och har ett antikodon i andra ändan. Antikodonet på
tRNA passar ihop med kodonet på mRNA. tRNA fungerar således som länken mellan mRNA
och protein genom att överlämna den specifika aminosyran mRNAt kodar för, till ribosomen.
För att bestämma den tredimensionella strukturen av stora molekyler eller molekylkomplex
(makromolekyler), kan man använda röntgenkristallografi. Röntgenkristallografi är en teknik
som bygger på kristallers förmåga att bryta intensiva röntgenstrålar. Brytningsmönstret kan
analyseras för att lösa makromolekylers struktur.
Målet med mitt projekt var att studera hur en specifik tRNA-mRNA kombination kan orsaka en
avvikelse från det normala trebas-steget i läsramen. tRNAserin är ett vanligt tRNA som orsakar en
sådan avvikelse genom att binda till ett alanin-kodon. Mekanismen för denna interaktion är inte
uppenbar eftersom antikodonet på tRNAserin inte är komplementärt med alanin-kodonet. Tidigare
studier har föreslagit att tRNASerin binder till ett alaninkodon genom att bilda två standard-baspar
istället för tre, och orsakar på så sätt en förskjutning i läsramen som innebär att resten av mRNAmolekylen kodar för andra aminosyror. Andra tRNA (t ex tRNAalanin och tRNAglycin) skulle
teoretiskt sett kunna bilda samma kodon-antikodon interaktion – om inte tRNASerin har någon
speciell egenskap.
För den här studien utvecklades ett protokoll för att producera och rena tRNA i en
bakteriemodell. För att studera bindningen av detta tRNA till alanin-kodonet producerades två
kontroll-tRNA med hjälp av två olika strategier.
För att ta reda på mer om denna bindning kristalliserades tRNASerin i komplex med ribosomer
och mRNA. Ytterligare optimering krävs för att kunna använda dessa data för
strukturbestämning av komplexet. Forskningen kring bindningsmekanismen av den här tRNAmRNA interaktionen kommer att fortsätta och förhoppningsvis kommer den tredimensionella
strukturen ge en ökad förståelse för vad som styr trebas-steget i ribosomen på en molekylär nivå.
Examensarbete i molekylärbiologi, 20 p VT 2007
Instritutionen för biologisk grundutbildning och Institutionen för cell och molekylärbiologi,
Uppsala Universitet
Handledare Maria Selmer
