Sub-cellular localization and complex formation by aminoacyl-tRNA synthetases in cyanobacteria: evidence for interaction of membrane-anchored valRS with ATP synthase

Abstract

Los t-RNAs están cargados con aminoácidos por las aminoacil-tRNA sintetasas (aaRSs) y posteriormente entregados a los ribosomas para ser utilizados como sustratos para la traducción genética. Si los aminoacil-tRNAs son canalizados por los ribosomas a tránsito dentro de complejos traslacionales, que evitan su difusión en el citoplasma, esto es un tema de interés para investigar en los organismos de los tres dominios de la vida. En la CIANOBACTERIA ANABAENA sp. PCC 7120, el valyl-tRNA sintetasa (ValRS) está anclado a las membranas tilacoides por medio del dominio CAAD. Hemos investigado si en este organismo ValRS podría actuar como un hub para la enucleación de un complejo traslacional, atrayendo a otras aaRSs a las membranas. De los 20, sólo ValRS aaRSs fue encontrado para localizar en las membranas de tilacoides mientras que las otras enzimas ocuparon la porción soluble del citoplasma. Para investigar la base de esta distribución asimétrica de las aaRSs, se ha realizado una búsqueda global para las proteínas interactúan con los 20 aaRSs. La interacción entre ValRS y la sintasa compleja FoF1 ATP aquí reportada es de sumo interés y sugiere un vínculo funcional entre los elementos de la traslación de genes y mecanismos de producción de energía.

tRNAs are charged with cognate amino acids by aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) and subsequently delivered to the ribosome to be used as substrates for gene translation. Whether aminoacyl-tRNAs are channeled to the ribosome by transit within translational complexes that avoid their diffusion in the cytoplasm is a matter of intense investigation in organisms of the three domains of life. In the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7120, the valyl-tRNA synthetase (ValRS) is anchored to thylakoid membranes by means of the CAAD domain. We have investigated whether in this organism ValRS could act as a hub for the nucleation of a translational complex by attracting other aaRSs to the membranes. Out of the 20 aaRSs, only ValRS was found to localize in thylakoid membranes whereas the other enzymes occupied the soluble portion of the cytoplasm. To investigate the basis for this asymmetric distribution of aaRSs, a global search for proteins interacting with the 20 aaRSs was conducted. The interaction between ValRS and the FoF1 ATP synthase complex here reported is of utmost interest and suggests a functional link between elements of the gene translation and energy production machineries.