氨基酸的活化与搬运

氨基酸与tRNA连接的准确性是正确合成蛋白质的关键步骤。已发现的tRNA达数十种，但是一种tRNA只能转运一种特定的氨基酸。在氨基酰tRNA合成酶（aminoacyl－tRNA synthetase）的催化下，利用ATP供能，在氨基酸的羧基上进行活化。氨基酸与tRNA连接的专一性由氨基酰tRNA合成酶保证。氨基酰－tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性，既能识别特异的氨基酸，又能辨认应该结合该种氨基酸的tRNA分子，这是遗传信息准确反应的条件之一。该酶通过分子中相分隔的活性部位分别识别并结合ATP、特异氨基酸及tRNA。氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰－tRNA的过程称为氨基酸的活化。

每个氨基酸活化需消耗2个来自ATP的高能磷酸键。总反应式如下：

氨基酸＋tRNA＋ATP氨基酰－tRNA＋AMP＋PPi

氨基酰－tRNA合成的主要反应步骤包括：①氨基酰tRNA合成酶催化ATP分解为焦磷酸与AMP；②AMP、酶、氨基酸三者结合为中间复合体（氨基酰－AMP－E），其中氨基酸的羧基与磷酸腺苷的磷酸以酐键相联，成为活化的氨基酸；③活化氨基酸与tRNA分子的3′－CCA末端（氨基酸臂）上腺苷酸的核糖3′位的游离羟基以酯键结合，形成相应的氨基酰－tRNA（图11－5）。

图11－5 氨基酰－tRNA的形成

已经结合了不同氨基酸的氨基酰－tRNA用前缀氨基酸三字母代号表示，如Ser－tRNASer表示tRNASer的氨基酸接纳臂上已经结合丝氨酸。氨基酰－tRNA合成酶还有校对活性（proof reading activity），能将错误结合的氨基酸水解释放，再换上与密码子相对应的氨基酸。

尽管都携带着Met，但结合在起始密码子处的Met－tRNA与结合阅读框内部Met密码子的Met－tRNA在结构上是有差别的，是两种不同的tRNA。在原核细胞中，作为起始tRNAf Met，在结合上Met后，再由N10－甲酰四氢叶酸提供甲酰基，生成甲酰甲硫氨酸－tRNAf Met，参加肽链合成的起始过程。在真核生物，具有起始功能的是tRNAi Met（initiator－tRNA），它与Met结合后，可以在mRNA的起始密码子AUG处就位，参与形成翻译起始复合物。