Kolísavé párovanie báz

[vpravo|náhľad|480x480bod| Kolísavé páry báz pre [inozín a guanín]]
**Kolísavé párovanie báz** alebo **wobble párovanie báz** (z anglického *wobble pairing*) je párovanie medzi dvoma nukleotidmi v molekulách RNA, ktoré nedodržiava pravidlá Watson-Crickovho párovania báz. Štyri hlavné kolísavé páry báz sú guanín-uracil (**GU**), hypoxantín-uracil (**IU**), hypoxantín-adenín (**IA**) a hypoxantín-cytozín (**IC**). Aby sa zachovala konzistencia názvoslovia nukleových kyselín, pre hypoxantín sa používa písmeno „I“, pretože hypoxantín je nukleobázou inozínu. Názvoslovie sa inak riadi názvami nukleobáz a ich odpovedajúcich nukleozidov (napr. „G“ pre guanín aj guanozín – ako aj pre deoxyguanozín). Termodynamická stabilita kolísavého páru báz je porovnateľná so stabilitou Watson-Crickovho páru báz. Kolísavé páry báz sú základom sekundárnej štruktúry RNA a sú rozhodujúce pre správnu transláciu genetického kódu.

## História
V genetickom kóde je 43 = 64 možných kodónov (sekvencií 3 nukleotidov). Aby mohla prebehnúť translácia, vyžaduje každý z týchto kodónov odpovedajúcu molekulu tRNA s antikodónom, ktorý odpovedá danému kodónu. Ak by bola každá molekula tRNA spárovaná s jej komplementárnym kodónom v mRNA pomocou kanonického párovania báz, bolo by potrebných 64 typov tRNA. V štandardnom genetickom kóde sú tri zo 64 kodónov takzvané stop kodóny (UAA, UAG a UGA), ktoré ukončujú transláciu väzbou na uvoľňovacie faktory a nie na molekuly tRNA, takže kanonické párovanie by vyžadovalo 61 druhov tRNA. Pretože väčšina organizmov má menej ako 45 typov tRNA, niektoré typy tRNA sa môžu spárovať s viacerými synonymnými kodónmi, z ktorých všetky kódujú rovnakú aminokyselinu. V roku 1966 Francis Crick navrhol *hypotézu kolísania* (anglicky „wobble hypothesis“), aby vysvetlil tento fenomén. Predpokladal, že 5' báza na antikodóne, ktorá sa viaže na 3' bázu na mRNA, nie je tak priestorovo obmedzená ako ostatné dve bázy a teda môže tvoriť neštandardné párovanie báz. Crick navrhol tento názov kvôli malému kolísaniu, ktoré sa vyskytuje v tejto tretej kodónovej pozícii. Pohyb („kolísanie“) bázy v polohe 5' antikodónu je nevyhnutný pre malé konformačné úpravy, ktoré ovplyvňujú celkovú geometriu párovania antikodónov tRNA.

Kvasinková tRNAPhe má napríklad antikodón 5'-GmAA-3' a dokáže rozpoznať kodóny 5'-UUC-3' a 5'-UUU-3'. Vďaka tomu môže dôjsť k párovaniu báz mimo Watson-Crickových pravidiel na polohe tretieho kodónu, teda medzi 3' nukleotidom kodónu mRNA a 5' nukleotidu antikodónu tRNA.

### Hypotéza kolísania
Tieto predstavy viedli Francisa Cricka k vytvoreniu hypotézy kolísania, teda súboru štyroch vzťahov vysvetľujúcich tieto prirodzene sa vyskytujúce vlastnosti:
# Prvé dve bázy v kodóne spôsobujú špecifickosť kódovania, pretože tvoria silné Watson-Crickove páry báz a silne sa viažu na antikodón tRNA.
# Pri čítaní v smere 5' až 3' určuje prvý nukleotid v antikodóne (ktorý je na tRNA a páruje sa s posledným nukleotidom kodónu na mRNA), koľko nukleotidov tRNA skutočne rozlišuje. 
#* Ak je prvým nukleotidom v antikodóne C alebo A, párovanie je špecifické a nasleduje pôvodné Watson-Crickovo párovanie, čo znamená, že s touto tRNA sa môže párovať iba jeden špecifický kodón. 
#* Ak je prvým nukleotidom U alebo G, párovanie je menej špecifické a v skutočnosti môže tRNA rozpoznávať dve bázy. 
#* Inozín vykazuje skutočné kolísanie v tom, že ak je to prvý nukleotid v antikodóne, ktorákoľvek z troch báz v pôvodnom kodóne sa môže byť rozpoznaná touto tRNA.
# Vzhľadom na špecifickosť, ktorá je vlastná prvým dvom nukleotidom kodónu, ak je jedna aminokyselina kódovaná viacerými antikodónmi a tieto antikodóny sa líšia buď v druhej alebo tretej polohe (prvá alebo druhá poloha v kodóne), potom je pre tento antikodón potrebná iná tRNA.
# Minimálna požiadavka na uspokojenie všetkých možných kodónov (61 okrem troch stop kodónov) je 32 tRNA, čo odpovedá 31 tRNA pre aminokyseliny a jeden iniciačný kodón.

### Schémy párovania
Tabuľka nižšie zobrazuje možné páry báz. Watson-Crickove páry báz sú zobrazené **tučným písmom**. Zátvorky označujú väzby, ktoré fungujú, ale budú menej uprednostňované. Úvodné x označuje deriváty (vo všeobecnosti) nasledujúcej bázy.

## Biologický význam
Okrem zjavnej nevyhnutnosti kolísania, keďže naše bunky majú obmedzené množstvo tRNA a kolísanie umožňuje širokú špecifickosť, sa ukázalo, že kolísavé páry báz uľahčujú mnohé biologické funkcie, najjasnejšie demonštrované v baktérii *[[Escherichia coli]]*, modelovom organizme. V štúdii tRNA pre alanín⁣ z *E. coli* bol objavený kolísavý pár báz, ktorý určuje, či sa bude tRNA aminoacylovať alebo nie. Keď sa tRNA dostane k aminoacyl tRNA syntetáze, úlohou syntetázy je spojiť túto RNA v tvare t s jej aminokyselinou. Tieto aminoacylované tRNA sa potom účastnia translácie mRNA a sú základnými prvkami, ktoré sa spájajú s kodónom aminokyseliny. Nevyhnutnosť kolísavého páru báz bola ilustrovaná prostredníctvom experimentov, kde sa pár guanín-uracil zmenil na prirodzený pár guanín-cytozín. Oligoribonukleotidy boli syntetizované na Gene Assembler Plus a potom sa rozprestrené cez sekvenciu DNA, o ktorej je známe, že kóduje tRNA pre alanín. Potom bolo produktom týchto nových tRNA zmerané 2D-NMR, ktoré bolo porovnané s kolísavými tRNA. Výsledky naznačujú, že so zmenou tohto kolísavého páru báz sa zmenila aj štruktúra a znemožnila tvorba alfa helixu. Alfa helix je rozpoznateľná štruktúra pre aminoacyl tRNA syntetázu a bez nej syntetáza nespojí aminokyselinu alanín s tRNA pre alanín. Toto kolísavé párovanie báz je teda nevyhnutné pre použitie aminokyseliny alanínu v *E. coli* a jeho význam by znamenal význam pre mnohé príbuzné druhy.

## Poznámky


## Referencie

## Pozri aj
* Párovanie báz
* Hoogsteenovo párovanie báz
* Synonymná substitúcia

## Zdroj

Kategória:Nukleové kyseliny
Kategória:Proteosyntéza