Jalur hidrolisis alternatif yang dibantu substrat dari pengeditan pascatransfer oleh leusil-tRNA sintetase prokariotik

Abstrak
Leucyl-tRNA synthetase (LeuRS) mengaktifkan leusin yang sesuai dan salah mengaktifkan norvalin (dan asam amino proteinogenik dan non-proteinogenik lainnya), tetapi kemudian salah mengisi tRNA. Di sini, kami mempelajari mekanisme pengeditan Thermus thermophilus LeuRS (TthLeuRS) dengan menggabungkan investigasi biokimia dan komputasional dengan substrat yang sesuai, norvalyl-tRNA, seperti yang dilaporkan sebelumnya untuk E. coli LeuRS (EcLeuRS). Berdasarkan perhitungan DFT (teori fungsi kerapatan), kami telah mengusulkan tiga mekanisme hidrolisis alternatif. Mekanisme ini berbeda menurut kelompok molekul air mana yang ada di situs pengeditan kompleks enzim-substrat yang berpartisipasi dalam reaksi kimia pembelahan ikatan ester. Fitur utama dari jalur deasilasi yang diusulkan adalah bantuan langsung oleh substrat dalam proses hidrolisis. Dalam ketiga kasus, gugus 3′-OH dari substrat secara langsung berpartisipasi dalam reaksi. Untuk mengonfirmasi model yang diusulkan, substitusi eksperimental dari gugus 76 3′-OH dari tRNA Leu dibangun yang menghasilkan tRNA yang tidak memiliki aktivitas penyuntingan. QM dan metadinamika telah menunjukkan bahwa hidrolisis terjadi melalui mekanisme katalisis dasar umum yang melibatkan lebih dari satu molekul air. Elemen penting dari hidrolisis adalah keterlibatan beberapa residu asam amino dari pusat aktif penyuntingan enzimatik (Asp-347/Asp-344 dan Thr-247) dalam proses deasilasi katalitik. Sebagai kesimpulan, dicatat bahwa kemungkinan beberapa jalur hidrolisis alternatif dapat menunjukkan bahwa mekanisme penyuntingan kesalahan yang cukup terlindungi dan fleksibel telah diterapkan untuk sintetase leusil-tRNA prokariotik.