**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 a enzýmy, ktoré sa účastnia jeho biosyntézy. Enzým a skupina, ktorú pripája, sú označené farebne.
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.

Referencie
----------

1. ↑   *Analógy oligonukleotidov cielené proti ľudskému LMNA - EP 2788487* [online]. wbr.indprop.gov.sk, [cit. 2022-02-11]. Dostupné online.
2. ↑   Biosynthesis of wybutosine, a hyper-modified nucleoside in eukaryotic phenylalanine tRNA. *EMBO J.*, 2006, s. 2142–54. DOI: 10.1038/sj.emboj.7601105. PMID 16642040.
3. ↑   Wybutosine biosynthesis: Structural and mechanistic overview. *RNA Biology*, 2 December 2014, s. 1508–1518. DOI: 10.4161/15476286.2014.992271. PMID 25629788.
4. ↑   Crystal Structure of the Radical SAM Enzyme Catalyzing Tricyclic Modified Base Formation in tRNA. *Journal of Molecular Biology*, October 2007, s. 1204–1214. DOI: 10.1016/j.jmb.2007.07.024. PMID 17727881.
5. 1 2  YOUNG, Anthony P.; BANDARIAN, Vahe. *Radical SAM Enzymes*. [s.l.] : [s.n.], 2018. ISBN 978-0-12-812794-0. DOI:10.1016/bs.mie.2018.04.024 TYW1: A Radical SAM Enzyme Involved in the Biosynthesis of Wybutosine Bases, s. 119–153.
6. ↑   Practical synthesis of wybutosine, the hypermodified nucleoside of yeast phenylalanine transfer ribonucleic acid. *Chem. Pharm. Bull.*, 2002, s. 530–3. DOI: 10.1248/cpb.50.530. PMID 11964003.
7. ↑   Total synthesis of the hypermodified RNA bases wybutosine and hydroxywybutosine and their quantification together with other modified RNA bases in plant materials. *Chemistry*, 2013, s. 4244–8. DOI: 10.1002/chem.201204209. PMID 23417961.
8. ↑   Posttranscriptional RNA Modifications: playing metabolic games in a cell's chemical Legoland. *Chem. Biol.*, 2014, s. 174–85. DOI: 10.1016/j.chembiol.2013.10.015. PMID 24315934.
9. ↑   Naturally-occurring modification restricts the anticodon domain conformational space of tRNA(Phe). *J Mol Biol*, 2003, s. 901–18. DOI: 10.1016/j.jmb.2003.09.058. PMID 14643656.
10. ↑   Control of catalytic cycle by a pair of analogous tRNA modification enzymes. *J Mol Biol*, 2010, s. 204–17. DOI: 10.1016/j.jmb.2010.05.003. PMID 20452364.
11. ↑   Transfer RNA modifications: nature's combinatorial chemistry playground. *Wiley Interdiscip Rev RNA*, 2013, s. 35–48. DOI: 10.1002/wrna.1144. PMID 23139145.
12. ↑   Role of a tRNA Base Modification and Its Precursors in Frameshifting in Eukaryotes. *Journal of Biological Chemistry*, September 2007, s. 26026–26034. DOI: 10.1074/jbc.m703391200. PMID 17623669.

Zdroj
-----

*Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Wybutosine na anglickej Wikipédii.*

| * z
* d
* u
Nukleové kyseliny a genetická informácia |
| --- |
| Nukleové bázy | 
* Puríny
	+ Adenín
	+ Guanín
	+ Hypoxantín
	+ Xantín
* Pyrimidíny
	+ Cytozín
	+ Tymín
	+ Uracil
* Purínový analóg
* Pyrimidínový analóg
* Umelý bázový pár

 |
| Nukleozidy | 
* Puríny
	+ Adenozín
	+ Guanozín
	+ Inozín
	+ Xantozín
* Pyrimidíny
	+ Cytidín
	+ 5-Metyluridín
	+ Uridín

* Deoxypuríny
	+ Deoxyadenozín
	+ Deoxyguanozín
	+ Deoxyinozín
	+ Deoxyxantozín
* Deoxypyrimidíny
	+ Deoxycytidín
	+ Tymidín
	+ Deoxyuridín

* Cukry
	+ Ribóza
	+ Deoxyribóza

* Modifikované nukleozidy
	+ Dihydrouridín
	+ 3-Metyluridín
	+ 5-Metylcytidín
	+ *N*6-Metyladenozín
	+ Pseudouridín
	+ Wybutozín
	+ Wyozín

 |
| Nukleotidy | 

|  |  |
| --- | --- |
| Monofosfáty | 
* Ribonukleotidy
	+ AMP
	+ CMP
	+ GMP
	+ IMP
	+ m5UMP
	+ UMP
	+ XMP

* Deoxyribonukleotidy
	+ dAMP
	+ dCMP
	+ dGMP
	+ dIMP
	+ dTMP
	+ dUMP
	+ dXMP

* Cyklické
	+ cAMP
	+ cGMP
	+ c-di-AMP
	+ c-di-GMP
	+ cADPR
	+ cGAMP

 |
| Difosfáty | 
* ADP
* CDP
* GDP
* IDP
* m5UDP
* UDP
* XDP

* dADP
* dCDP
* dGDP
* dIDP
* dTDP
* dUDP
* dXDP

 |
| Trifosfáty | 
* ATP
* CTP
* GTP
* ITP
* m5UTP
* UTP
* XTP

* dATP
* dCTP
* dGTP
* dITP
* dTTP
* dUTP
* dXTP

 |

 |
| Nukleové kyseliny | 
* DNA
* RNA
* LNA
* PNA
* mtDNA
* ptDNA
* Oligonukleotid

 |
| Genetická informácia | 
* Epigenetika
* Genóm
* Gén
* Genetický kód
* Kodón
* Triplet
* Ribozým

 |