Pyrrolysine

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La Pyrrolysine est un acide aminé naturel possédant une correspondance dans le code génétique utilisé par certaines archae bactéries méthanogènes. Il est principalement rencontré dans les enzymes faisant partie du métabolisme responsable de la production de méthane. Son nom complet en nomenclature IUPAC est N6-[(2R,3R)-3-methyl-3,4-dihydro-2H-pyrrol-2-ylcarbonyl]-L-lysine.

Modèle moléculaire éclaté de la pyrrolysine

Pyrrolysine. On reconnaît la structure de la lysine, à laquelle un groupement méthyl-pyrrole est greffé.

Ce dérivé de la lysine est codé par le codon UAG (codon-stop 'ambre' chez la majorité des autres organismes). Ce codon est probablement modifié par la présence d'une séquence spécifique en aval, nommée PYLIS, qui forme une structure en tige-boucle dans l'ARNm, forçant l'incorporation de la pyrrolysine au lieu de terminer la traduction.

Il est également intéressant de noter que le codon-stop UAG semble être utilisé beaucoup moins souvent que les autres codon-stop et que lorsque il est rencontré dans une structure ouverte en lecture il est toujours suivi peu après par un ou plusieurs des deux autres codon-stop.

Proche d'un groupe (cluster) de gènes de la methyltransférase de Methanosarcina barkeri se trouve le gène pylT, qui code un ARN de transfert (ARNt) inhabituel avec un anticodon CUA. Le gène pylS adjacent encode une aminoacyl-ARNt synthétase de classe II qui charge l'ARNt dérivé du pylT avec la pyrrolysine.

L'opéron contenant pylT et pylS se trouvent également dans le génome séquencé d'autres membres de la famille Methanosarcinaceae. Des homologues de pylS and pylT ont été décrits dans la bactérie Gram-positive Desulfitobacterium hafniense. La fonction de ces gènes putatifs dans ces organismes demeure inconnue. Il a été démontré à l'origine que l'ARNt (CUA) codé par pylT peut se charger de la lysine par PylS. Plus récemment, il a été montré que l'ARNt (CUA) peut être chargé avec la lysine in vitro avec l'action concertée des Lysyl-ARNt synthétases de classe I et de classe II de M. barkeri. Le chargement d'un ARNt (CUA) avec la lysine est l'hypothèse originelle de la première étape dans la traduction des codons UAG (ambre) en pyrrolysine chez certains méthanogènes. Le modèle actuel basé sur de données in vitro et in vivo est en faveur de l'hypothèse du chargement direct de la pyrrolysine sur l'ARNt (CUA) par la protéine produite par le gène pylS. Ceci fait de la pyrrolysine le 22^e acide aminé naturel codé génétiquement. Le mécanisme de codage en fait le 21^e acide aminé naturel directement codé.