Обнаружена tRNA-метилтрансфераза с необычной архитектурой доменов и уникальными свойствами

Транспортная РНК (тРНК) расшифровывает кодоны матричной РНК (мРНК) и доставляет соответствующие аминокислоты к рибосоме для синтеза белка. После транскрипции тРНК подвергаются множественным химическим модификациям, которые стабилизируют их структуру и регулируют функцию.

Археи, обитающие в экстремальных условиях (высокая температура, солёность, низкий кислород), имеют уникальный набор модификаций тРНК, развившийся в ходе эволюции.

В 2019 году в тРНКTrp гипертермофильной археи Thermococcus kodakarensis была обнаружена модификация 2′-O-метилцитидин (Cm) в положении 6. Фермент, ответственный за эту модификацию, был неизвестен.

В новом исследовании, опубликованном в Nucleic Acids Research, учёные с помощью сравнительной геномики идентифицировали ген-кандидат TK1257 в геноме T. kodakarensis.

Биохимический анализ с использованием очищенного рекомбинантного белка и высокочувствительной масс-спектрометрии РНК показал, что продукт гена TK1257 катализирует образование модификации Cm6. Это ранее не охарактеризованная тРНК-метилтрансфераза.

Анализ последовательности и структурное моделирование выявили, что фермент содержит:

  • THUMP-домен — для узнавания и связывания 3′-конца тРНК.
  • SPOUT-каталитический домен — с характерной структурой "трилистника".

Такая комбинация доменов (THUMP+SPOUT) ранее не описывалась у тРНК-метилтрансфераз. Фермент назвали TrmTS (Transfer RNA methylation gene product with THUMP and SPOUT domains).

Уникальные свойства TrmTS:

  • Субстратная специфичность: фермент метилирует аденозин, цитидин и уридин (2′-O-метилирование рибозы), но не модифицирует гуанозин. Такая избирательность уникальна среди известных тРНК-метилтрансфераз.
  • Функциональная роль: мутант T. kodakarensis без гена trmTS демонстрировал замедленный рост в экстремальных условиях (93°C). Это указывает, что модификация Cm6 стабилизирует тРНК при высокой температуре и важна для адаптации.

Вывод: Открытие TrmTS представляет новую парадигму в биологии модификаций тРНК, не укладывающуюся в существующие классификации. Оно проливает свет на разнообразие и эволюцию этих модификаций, а также на молекулярные стратегии выживания архей в экстремальных условиях.