Wybutozín

Wybutozín (yW) je modifikovaný nukleozid, ktorý sa nachádza v transferovej RNA fenylalanínu a stabilizuje interakciu medzi kodónom a antikodónom počas proteosyntézy. Presný priebeh syntézy bielkovín je esenciálny pre zdravie bunky, inak môžu poruchy modifikácií tRNA spôsobiť choroby. U eukaryotických organizmov sa wybutozín nachádza len na pozícii 37, teda na 3' strane antikodónu, v tRNA fenylalanínu. Wybutozín zaručuje správnu transláciu vďaka stabilizácii párovania báz pri kodón-antikodónovej interakcii.
Biosyntetická dráha.
Biosyntetická dráha wybutozínu bola navrhnutá s použitím modelu "S. cerevisiae". Prvý krok syntézy katalyzuje N1-metyltransferáza TRM5, ktorá metyluje G37 tRNA fenylalanínu a mení ho na m1G37. Následne je m1G37 substrátom pre enzým TYW1, ktorý pomocou pyruvátu vytvorí tricyklické jadro wybutozínu. Kofaktorom tejto reakcie je FMN. Enzým TYW2 potom prenáša α-amino-α-karboxypropylovú skupinu zo SAM, ktorý sa bežne používa ako kofaktor pri prenosoch metylovej skupiny, na bočnú C7 pozíciu yW-187, čím vzniká yW-86. Enzým TYW3 potom katalyzuje N-4 metyláciu yW-86, čím vzniká yW-72. TYW4 a SAM-dependentná karboxymetyltransferáza potom metylujú α-karboxylovú skupinu yW-72 za vzniku yW-57. Posledným krokom, ktorý katalyzuje druhá aktivita TYW4, je metoxykarbonylácia α-amino skupiny bočného reťazca yW-58, čím vzniká wybutozín.
Wybutozín sa podarilo syntetizovať i chemicky.
Úloha hypermodifikácií v stabilizácii RNA.
Bolo navrhnuté, že wybutozín a iné nezvyčajné nukleozidy vedú k jedinému výsledku hypermodifikácie. Táto hypermodifikácia tRNAPhe na pozícii 37 umožňuje skladanie báz na seba (stacking), ktoré má dôležitú úlohu v udržiavaní čítacieho rámca. Vďaka veľkým aromatickým skupinám sa zlepšuje skladanie s bázami A36 a A38, čo znižuje flexibilitu antikodónu. Bolo zistené, že keď tRNAPhe nemá wybutozín, dochádza k posunu čítacieho rámca. Všeobecne modifikácie na pozícii 37 zabraňujú párovaniu báz so susednými nukleotidmi vďaka udržiavaniu a otvoreniu kruhovej konformácie, ako i tvorbou antikodónového kruhu na dekódovanie. Wybutozínová modifikácia tRNAPhe je zachovaná u arcehónov i eukaryot, ale nenachádza sa u baktérií. Štúdie z rokov 1960-1980 ukázali, že mnoho mutácií môže viesť k problémom s presnou transláciou. Ďalšie štúdie mechanizmov presnosti translácie ukázali dôležitosť modifikácií tRNA na pozíciách 34 a 37. Bez ohľadu na živočíšny druh sú tieto pozície takmer vždy modifikované. To, že wybutozín a jeho rôzne deriváty sa nachádzajú len na pozícii 37, naznačuje povahu fenylalanínových antikodónov, UUU a UUC, a ich náchylnosti k ribozómovému slkzu. Na základe toho vznikol predpoklad, že modifikácia tRNAPhe na pozícii 37 koreluje s množstvom polyuridínových klzkých sekvencií v genómoch.
Potenciál pre posun čítacieho rámca.
Úloha wybutozínu v zabránení posunu čítacieho rámca vyvolala otázky ohľadne jeho významu, keďže existujú i iné stratégie proti posunu čítacích rámcov okrem modifikácie s použitím yW. U rodu Drosophila nie je žiadna modifikácia na pozícii 37, ale u cicavcov je na tejto pozícii modifikovaný yW. Na vysvetlenie tejto variability bol navrhnutý potenciál pre posun čítacieho rámcu. Ten naznačuje, že bunky využívajú posun čítacieho rámca na reguláciu a nesnažia sa mu za každú cenu vyhnúť. Takisto bolo navrhnuté, že bunky využívajú posun čítacieho rámcu predprogramovaným spôsobom, čím sa zvyšuje diverzita.