Стереохимия тРНК хорошо изучена и весьма характерна. Мы остановимся на ней поподробнее. Типичная молекула тРНК – это полинуклеотидная цепь длиной 75—90 (по преимуществу, 76) нуклеотидов. Молекулярные массы тРНК лежат в пределах 17.000—35.000. Часть оснований нуклеотидных пар, уже после синтеза тРНК, в определенных положениях модифицирована, это неканонические, редкие, так называемые (минорные), составляющие до 10% от общего числа. Среди них – дигидроуридин (D), псевдоуридин и инозин (I); последний играет существенную роль в узнавании кодона. В дополнение к этим модификациям несколько нуклеозидов метилированы. Все эти модификации – результат посттранскрипционного процессинга тРНК, которая копируется с «нормальной» матрицы. В 75% случаев молекулы тРНК открываются5'-гуанином (он фосфорилирован) и во всех случаях завершается триплетом ССА-3'.
Вторичная структура этой молекулы сформирована четырьмя короткими двуцепочечными стеблями и напоминает клеверный лист.
Каждый из четырех стеблей состоит из 4—7 уотсон-криковских пар, образующих двойные спирали. Сами стебли носят названия акцепторного, антикодонного, а также D (содержащий дигидроуридин) и T (содержащий риботимидин). Некоторые нуклеотиды консервативны, и их позиции в составе тРНК остаются инвариантными – либо полуинвариантными, если сохраняется их пуриновая или пиримидиновая природа. На акцепторном стебле тРНК имеется участок связывания с аминокислотой; он неспецифичен и для всех аминокислот один и тот же: ССА-3». Противоположный стебель содержит одноцепочечную петлю с антикодоном, распознающим кодон на мРНК. Две другие, боковые, петли предназначены для связывания с рибосомой и с аминоацил-тРНКсинтетазой (АРСазой). Четвертая, не всегда выраженная, петля так и называется – дополнительная или вариабельная (V). У тРНК, узнаваемых АРСазами класса I, она, как правило, короче (4—5 нуклеотидов), у тРНК, узнаваемых АРСазами класса II – длиннее (13—21 нуклеотидов).
Третичная (пространственная) структура любой тРНК складывает все ее четыре ветви (стебли с петлями) в так называемую Г-форму (L-форму, если использовать латиницу):
Г-форма состоит из двух почти перпендикулярных друг другу спиралей А-РНК (11 пар оснований на виток). Два отрезка буквы Г образованы ССА-3`-концом и антикодонной петлей, которые находятся на расстоянии 80A друг от друга. Наружный край угла буквы Г образован Т-петлей. Акцепторный и Т-стебли уложены один вслед за другим и образуют единую двойную спираль. В примерно такую же структуру (только с расхождением осей на 26°) уложены антикодонный и D-стебли. Эта структура на предыдущем рисунке обозначена жирной черной кривой.
Уже цитированный Др. Зенгер назвал тРНК «сокровищницей стереохимической информации». Он отмечает, что кроме уотсон-криковских пар, ответственных за большую часть горизонтальных взаимодействий между основаниями (особенно в стеблях), в тРНК имеется ряд нестандартных пар и триплетов. Такие пары располагаются в основном с наружной стороны угла и в шарнирной области буквы Г.
«Качающаяся пара» G4—U69 дрожжевой фенилаланиновой тРНК входит в состав акцепторного стебля. По структуре она сходна с уотсон-криковской и не нарушает двойной спирали, а только создает небольшую выпуклость в сахарофосфатном остове. Обратная непланарная – хугстеновская – пара m1A58-T54 возникает благодаря блокаде уотсон-криковской из-за метилированного аденина-58, и хугстеновское спаривание оказывается единственно возможным способом образования водородных связей с другим основанием (курсив здесь далее в этой главе – до новой ссылки – цитата из книги Зенгера). Пурин-пуриновая пара-m2G26-A44 «длиннее», чем обычная уотсон-криковская и в значительной мере непланарна; именно она ответственна за 26°-ое расхождение антикодонового и D-стеблей.
В тРНК имеется несколько триплетов, в которых уотсон-криковскую пару дополняет третье основание, присоединенное со стороны главного желобка либо одной (m2G10-С25-G45), либо двумя (G22-С13-m7G46 и A23-U12-A9) водородными связями; во всех этих триплетах представлена и параллельная, и антипараллельная ориентация полинуклеотидных цепей. Большинство «третичных» водородных связей образуется между консервативными основаниями.
