作者:Forschungsverbund Berlin
V
(FVB) 折叠结构由一系列环和茎区组成
磷酸糖骨架显示为蓝带，核碱基(显示为分子结构)连接在其上
反密码子环用于读取由信使核糖核酸提供的信息，并用于在受体茎合成蛋白质
接触离子对优先在M1至M8位点形成
信用:MBI 在细胞中，转移核糖核酸从编码蛋白质合成的信使核糖核酸中翻译遗传信息
超快光谱和深入的理论计算的新结果表明，tRNA的复杂折叠结构是由与RNA表面磷酸基团直接接触的镁离子稳定的
核糖核酸结构由长的核苷酸序列组成，核苷酸序列由一个核碱基组成
g
腺嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶或鸟嘌呤、带负电荷的磷酸基团和糖单位
磷酸基团与糖一起形成大分子的骨架，大分子在细胞环境中以折叠结构存在，即所谓的三级结构
酵母tRNA的三级结构已由x光衍射确定，如图1所示
为了维持这种结构，这是其细胞功能的基本先决条件，带负电荷的磷酸基团之间的排斥力需要由带正电荷的离子和环境中的水分子来补偿
到目前为止，这在分子水平上是如何工作的还不清楚，在科学文献中有关于离子和水的排列和相互作用的相互冲突的图片
柏林马克斯-博恩研究所的科学家们现在已经确定带正电荷的镁离子和带负电荷的磷腈基团的接触对是使tRNA的静电能最小化的决定性结构元素，从而稳定其三级结构
他们的研究发表在《物理化学杂志》上，结合了光谱实验和分子相互作用和动力学的详细理论计算
磷酸基团(PO4)-(磷:金色，氧:红色)，水分子H2O(氧:红色，氢:白色)和镁离子(蓝色)的空间排列由理论模拟得出
剩余的主干显示为蓝带
(甲)磷酸基团被六个水分子包围，(乙)磷酸基团被有序的水结构包围
在(C)中，镁离子与磷酸基团的氧形成接触对
(四)不同镁浓度下tRNA磷酸基团不对称磷酸拉伸振动的红外吸收光谱
量R是样品中镁与tRNA浓度的比值
(A-C)中显示的分子几何结构导致三个不同的红外吸收带
随着镁浓度的增加，组分C(接触离子对)的相对强度增加
(五)根据面板(四)中的数据得出的红外光谱差异
接触离子对的吸收呈现为正带
γ= 15时tRNA的二维红外光谱
红外吸收的成分甲，乙和丙导致独立的信号贡献(黄红轮廓)
不同带的形状编码tRNA在其离子/水环境中的超快振动动力学
信用:MBI 磷酸基团的分子振动作为tRNA与其水环境之间耦合的非侵入性探针
这种振动的频率和红外吸收强度直接反映了与离子和水分子的相互作用
不同镁含量的tRNA样品的振动光谱以及飞秒时间范围内的二维红外光谱可以识别特定的局部几何结构，其中磷酸基团与离子和水壳层偶联(图2)
紧邻磷酸基团的镁离子的存在将不对称磷酸拉伸振动转移到更高的频率，并产生用于检测分子种类的特征红外吸收带
在不同镁离子浓度下的实验表明，单个tRNA结构形成多达六个接触离子对，优选在相邻磷酸基团之间的距离小且相应负电荷密度高的位置
接触离子对对降低静电能起决定性作用，因此稳定了三级tRNA结构
深入的理论分析从数量上证实了这一点
离子对对附近的水分子施加一个电力，使它们在空间中定向，再次减少静电能量
相反，tRNA周围前五到六个水层中的移动离子对稳定tRNA结构的贡献较小
新的结果给出了关键生物分子电学性质的详细定量分析
它们强调了分子探针对于阐明相关分子相互作用的高度相关性，以及在分子水平上进行理论描述的必要性
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