thumb|right|230px|Wobbleovi bazni parovi za inozin i guanin

Wobbleov bazni par je sparivanje između dva nukleotida u molekulama RNK koje ne slijedi Watson-Crickova pravila baznog para. Četiri glavna para Wooleovih nukleobaza su guanin–uracil (G–U), hipoksantin–uracil (I–U), hipoksantin–adenin (I–A) i hipoksantin–citozin (I–C). Kako bi se održala konzistentnost nomenklature nukleinskih kiselina, "I" se koristi za hipoksantin jer je to nukleobaza inozina; Nomenklatura inače prati nazive nukleobaza i njihovih odgovarajućih nukleozida (npr. "G" i za gvanin i za gvanozin – kao i za dezoksigvanozin). Termodinamička stabilnost baznog para s oscilacijama uporediva je sa stabilnošću Watson-Crickovog baznog para. Bazni parovi s oscilacijama su fundamentalni u RNK sekundarna struktura i ključni su za pravilnu translaciju genetičkog koda.

Kratka historija U genetičkom kodu postoji 43 = 64 moguća kodona (tri-nukleotidne sekvence). Za translaciju, svaki od ovih kodona zahtijeva molekulu tRNK s antikodonom s kojim se može stabilno komplementirati. Ako se svaki molekul tRNK upari sa svojim komplementarnim kodonom iRNK koristeći kanonsko Watson-Crickovo sparivanje baza, tada bi bilo potrebno 64 tipa molekula tRNK. U standardnom genetičkom kodu, tri od ovih 64 kodona mRNA (UAA, UAG i UGA) su stop kodoni. Oni prekidaju translaciju vezivanjem za faktore oslobađanja, a ne za molekule tRNK, tako da bi kanonsko sparivanje zahtijevalo 61 vrstu tRNK. Budući da većina organizama ima manje od 45 tipova tRNK, ⁣ Neki tipovi tRNK mogu se spariti s više sinonimnih kodona, koji svi kodiraju istu aminokiselinu. Godine 1966., Francis Crick je predložio Hipotezu kolebanja'' kako bi to objasnio. Postavio je teoriju da baza 5' na antikodonu, koja se veže za bazu 3' na iRNK, nije prostorno ograničena kao druge dvije baze i stoga bi mogla imati nestandardno sparivanje baza. Crick ga je kreativno nazvao zbog male količine "igranja" ili kolebanja koje se javlja na ovoj poziciji trećeg kodona. Pomjeranje ("kolebanje") baze u poziciji 5' antikodona neophodno je za male konformacijske prilagodbe koje utiču na ukupnu geometriju sparivanja antikodona tRNK. Naprimjer, kvasčeva tRNKPhe ima antikodon 5'-GmAA-3' i može prepoznati kodone 5'-UUC-3' i 5'-UUU-3'. Stoga je moguće da se ne-Watson-Crickovo sparivanje baza dogodi na trećoj poziciji kodona, tj. 3' nukleotid kodona iRNK i 5' nukleotid antikodona tRNK.

Wobbleova hipoteza Ove ideje su dovele Francisa Cricka do stvaranja hipoteze o kolebanju, skupa od četiri odnosa koji objašnjavaju ove prirodno prisutne atribute. Prve dvije baze u kodonu stvaraju specifičnost kodiranja, jer formiraju jake Watson-Crickove bazne parove i snažno se vežu za antikodon tRNA. Prilikom čitanja 5' u 3', prvi nukleotid u antikodonu (koji se nalazi na tRNK i sparuje se s posljednjim nukleotidom kodona na iRNK) određuje koliko nukleotida tRNAK zapravo razlikuje. Ako je prvi nukleotid u antikodonu C ili A, sparivanje je specifično i potvrđuje originalno Watson-Crickovo sparivanje, odnosno: samo jedan specifični kodon može biti uparen s tom tRNK. Ako je prvi nukleotid U ili G, sparivanje je manje specifično i zapravo tRNK može naizmjenično prepoznati dvije baze. Inozin pokazuje prave kvalitete kolebanja, po tome što ako je to prvi nukleotid u antikodonu, bilo koja od tri baze u originalnom kodonu može se upariti s tRNK. Zbog specifičnosti svojstvene prva dva nukleotida kodona, ako je jedna aminokiselina kodirana od strane više antikodona i oni se razlikuju u drugoj ili trećoj poziciji (prva ili druga pozicija u kodonu), tada je za taj antikodon potrebna drugačija tRNK. Minimalni zahtjev za zadovoljavanje svih mogućih kodona (61 isključujući tri stop kodona) je 32 tRNK. To je 31 tRNA za aminokiseline i jedan inicijacijski kodon.

Sheme sparivanja baza U tRNK Pravila sparivanja oscilacijama. Watson-Crickovi parovi baza prikazani su podebljano. Zagrade označavaju vezivanja koja funkcionišu, ali će biti manje favorizovana. Vodeći x označava derivate (općenito) baze koja slijedi. tRNK 5' antikodonska baza iRNK 3' kodonska baza (Crick)Ovi odnosi se mogu dalje posmatrati, kao i puni kodoni i antikodoni u ispravnom okviru za čitanje na: Za moderni pogled na uparivanja, pogledajte doi:10.1093/nar/gkh185 iRNK 3' kodonska baza (erevidirano)A U U, C, G ili (A)C G GG C ili U C ili UU A or G A, G, U ili (C)I A, C ili U A, C ili U k2C Axm5s2U, xm5Um, Um, xm5U A ili (G)xo5U U, A ili G

Izvori podataka za jačinu baznih parova

Biološki značaj Osim neophodnosti kolebanja, činjenice da naše ćelije imaju ograničenu količinu tRNK, a kolebanje omogućava veću fleksibilnost, pokazalo se da kolebajući bazni parovi olakšavaju mnoge biološke funkcije, što je najjasnije demonstrirano kod bakterije Escherichia coli, modelnog organizma. U stvari, u studiji E. coli tRNK za alanin postoji Wobbleov bazni par koji određuje hoće li tRNK biti aminoacilirana. Kada tRNK dođe do aminoacil tRNK sintetaze, zadatak sintetaze je da spoji T-oblikovanu RNK sa njenom aminokiselinom. Ove aminoacilirane tRNK nastavljaju translaciju iRNK transkripta i predstavljaju fundamentalne elemente koji se povezuju s kodonom aminokiseline. Potreba za baznim parom koji se koleba ilustrirana je eksperimentiranjem gdje se par guanin-uracil mijenja u svoj prirodni par guanin-citozin. Oligoribonukleotidi su sintetizirani na Gene Assembler Plus uređaju, a zatim prošireni preko sekvence DNK za koju se zna da kodira tRNK za alanin. 2D-NMR se zatim provode na produktima ovih novih tRNK i upoređuju s tRNK koje se kolebaju. Rezultati pokazuju da se s promjenom tog baznog para koji se koleba mijenja i struktura i da se alfa heliks više ne može formirati. Alfa-heliks je bio prepoznatljiva struktura za aminoacil tRNK sintetazu i stoga ona ne povezuje aminokiselinu alanin s tRNK za alanin. Ovo sparivanje baza s nestabilnim djelovanjem je ključno za upotrebu aminokiseline alanina u E. coli i njegov značaj ovdje bi implicirao značaj kod mnogih srodnih vrsta. Više informacija o aminoacil tRNA sintetazi i genomima E. coli tRNK možete pronaći na Vanjski linkovi, Informacije o aminoacil tRNK-sintetazama i Genomska baza podataka tRNK.

Također pogledajte Bazni par Hoogsteenov bazni par Sinonimna supstitucija

Fusnote

Reference

Vanjski linkovi tRNA, the Adaptor Hypothesis and the Wobble Hypothesis Wobble base-pairing between codons and anticodons Genetic Code and Amino Acid Translation Information of Aminoacyl tRNA Synthetases Genomic tRNA Database

Kategorija:Nukleinske kiseline Kategorija:Biosinteza