La agmatidina (2-agmatinilcitidina, símbolo C + o agm2C ) es una citidina modificada presente en la posición de oscilación del anticodón de varios ARNt decodificadores AUA de arqueas . La agmatidina es esencial para la correcta decodificación del codón AUA en muchas arqueas y es necesaria para la aminoacilación del ARNt Ile 2 con isoleucina.
El código genético describe cómo los codones tripletes del ARNm se traducen en secuencias de proteínas por moléculas específicas de ARNt que pueden aparearse con los codones. La decodificación precisa del código genético es un requisito fundamental para la supervivencia a largo plazo de todos los organismos. La naturaleza del anticodón decide la especificidad de los enlaces de hidrógeno y, por lo tanto, la precisión de la decodificación por parte de los ARNt. Hasta la fecha, se han descubierto diversas modificaciones postranscripcionales que ayudan a los ARNt a aumentar su repertorio de capacidades de enlace de hidrógeno. Estas modificaciones suelen producirse en la primera base del anticodón (posición 34 o posición de la base oscilante ), que se aparea con la tercera base del codón y son fundamentales para el reconocimiento específico de los codones por parte de los ARNt.
Las reglas de oscilación de Crick proponen cómo un conjunto limitado de ARNt puede decodificar un conjunto más amplio de codones mediante el uso de pares de bases oscilantes. Estas reglas han sido exitosas para explicar cómo la mayor parte del código genético es traducido específicamente por un número limitado de ARNt. Por ejemplo, un solo ARNt de fenilalanina con G en la primera posición del anticodón puede aparearse con U o C (decodificando así UUU y UUC) y un solo ARNt de leucina con una U modificada (2-tioU) en el anticodón puede aparearse con A o G (decodificando así UUA y UUG).
El mecanismo de decodificación en la caja que contiene AUU, AUC, AUA (todas codificantes de isoleucina ) y AUG (codificante de metionina ) ha sido un enigma para los científicos desde hace mucho tiempo. AUU y AUC son decodificadas por un único ARNt de isoleucina (ARNt Ile 1 ) que tiene G en el anticodón, mientras que AUA es decodificada por un ARNt separado (ARNt Ile 2 ). Cómo el segundo ARNt de isoleucina decodifica AUA sin decodificar también AUG ha sido un tema de mucho interés a lo largo de los años.
Distintas clases de organismos resuelven el problema de la decodificación de AUA de forma diferente. Por ejemplo, en eucariotas, un ARNt que tiene inosina en la posición 34 (anticodón IAU) puede decodificar los tres codones de isoleucina, mientras que un ARNt que tiene pseudouridina en el anticodón (ψAψ) puede leer específicamente el codón AUA. En eubacterias, un ARNt que tiene lisidina en el anticodón (LAU) puede decodificar específicamente AUA, pero no AUG. Sin embargo, el mecanismo por el cual Archaea resuelve el problema de la decodificación de AUA no se conocía hasta principios de 2010, cuando dos grupos publicaron simultáneamente informes de que el ARNt Ile 2 de Archaea contiene una citidina modificada en la posición 34, que se denominó agmatidina.
La agmatidina es similar a la lisidina en que el grupo C2-oxo de la citidina es reemplazado por la aminoguanidina agmatina en lugar de por lisina en el caso de la lisidina. La modificación la lleva a cabo la enzima ARNt Ile 2 2-agmatinilcitidina sintetasa, un producto del gen tiaS presente en muchos miembros de las arqueas . La agmatidina se genera en la célula mediante la unión de la agmatina al grupo C2-oxo de la citidina por TiaS. La agmatina a su vez es un producto de descarboxilación de la arginina (un aminoácido presente en todas las células).
La formación de agmatidina se produce a través de un mecanismo de tres pasos. En el primer paso, TiaS hidroliza el enlace fosfodiéster α-β del ATP para producir AMP y PPi. En el segundo paso, el oxígeno del carbonilo C2 de C34 ataca al átomo de fósforo γ para formar el intermediario p-C34, liberando β-Pi. Esto contrasta con el mecanismo de formación de lisidina donde el grupo C2-oxo se activa por adenilación en lugar de fosforilación. En el tercer paso, el grupo amino primario de la agmatina ataca al carbono C2 del intermediario p-C34 para liberar γ-Pi y formar agm 2 C. TiaS también autofosforila su Thr18 con el γ-fosfato del ATP, liberando AMP y β-Pi. Se sabe que esto es importante para la formación de agm 2 C, aunque su papel exacto no está claro.
La conjugación de la fracción de agmatina en el carbono C2 de C34 induce una conversión tautomérica de C34 que altera su patrón de enlaces de hidrógeno, lo que le permite emparejarse con adenosina en lugar de guanosina . La modificación es esencial para la decodificación de los codones AUA y un ARNt sin la modificación no se aminoacila con isoleucina. Además, se ha demostrado que la agmatina es un metabolito esencial para la viabilidad de Thermococcus kodakaraensis.
Todos los genomas euryarchaeal y crenarchaeal secuenciados actualmente contienen solo un ARNt de isoleucina anotado y tres ARNt con el anticodón CAU (anotados como ARNt de metionina). Por lo tanto, es muy probable que todos los miembros de nanoarchaea y korarchaea utilicen la modificación con agmatidina para leer selectivamente los codones AUA. Sin embargo, los genomas actualmente secuenciados de nanoarchaea y korarchaea contienen dos ARNt de isoleucina, uno de los cuales tiene anticodón UAU (que probablemente se convierte en ψAψ in vivo ). Por lo tanto, se cree que estas clases de arqueas siguen una estrategia similar a la de los eucariotas para resolver el problema de decodificación de AUA.