tRNAチオール化酵素による触媒作用の構造に基づく機構論的洞察

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Curr. Opin. Struct. Biol..2020 Jul;65:69-78. S0959-440X(20)30101-9. doi: 10.1016/j.sbi.2020.06.002.Epub 2020-07-08.

tRNAチオール化酵素による触媒作用の構造に基づく機構論的洞察

Structure-based mechanistic insights into catalysis by tRNA thiolation enzymes.

Ornella Bimai
Simon Arragain
Béatrice Golinelli-Pimpaneau

PMID: 32652441 DOI: 10.1016/j.sbi.2020.06.002.

抄録

生命のすべての領域において、リボ核酸（ＲＮＡ）の成熟は、ヌクレオシドの転写後の化学修飾を含む。トランスファーＲＮＡ（ｔＲＮＡ）において、２-チオウリジン（ｓＵ）、４-チオウリジン（ｓＵ）、２-チオシチジン（ｓＣ）、２-メチルチオアデノシン（ｍｓＡ）の誘導体など、多くの含硫黄ヌクレオシドが同定されている。これらの修飾は、タンパク質合成のためのメッセンジャーRNA（mRNA）からの遺伝暗号の正確かつ効率的な翻訳に不可欠である。本レビューでは、ヌクレオシド中の硫黄への酸素の非酸化的置換を触媒するtRNAチオール化酵素の機構と構造の特徴に関する最近の発見をまとめたものである。2つのメカニズムが記述されている。1つは触媒的システイン上でのペルサルファイド形成を伴うもので、もう1つは保存された3つのシステインのみでキレート化された[4Fe-4S]クラスターを硫黄担体として用いるものである。

In all domains of life, ribonucleic acid (RNA) maturation includes post-transcriptional chemical modifications of nucleosides. Many sulfur-containing nucleosides have been identified in transfer RNAs (tRNAs), such as the derivatives of 2-thiouridine (sU), 4-thiouridine (sU), 2-thiocytidine (sC), 2-methylthioadenosine (msA). These modifications are essential for accurate and efficient translation of the genetic code from messenger RNA (mRNA) for protein synthesis. This review summarizes the recent discoveries concerning the mechanistic and structural characterization of tRNA thiolation enzymes that catalyze the non-redox substitution of oxygen for sulfur in nucleosides. Two mechanisms have been described. One involves persulfide formation on catalytic cysteines, while the other uses a [4Fe-4S] cluster, chelated by three conserved cysteines only, as a sulfur carrier.