Drugim krokiem we wdrażaniu informacji genetycznej jest synteza cząsteczki białka na podstawie informacyjnego RNA (translacja). Jednak w przeciwieństwie do transkrypcji, sekwencja nukleotydowa nie może być bezpośrednio przetłumaczona na aminokwas, ponieważ związki te mają inny charakter chemiczny. Dlatego translacja wymaga pośrednika w postaci transferowego RNA (tRNA), którego funkcją jest przetłumaczenie kodu genetycznego na „język” aminokwasów.
Ogólna charakterystyka transferu RNA
Transportowe RNA lub tRNA to małe cząsteczki, które dostarczają aminokwasy do miejsca syntezy białek (do rybosomów). Ilość tego typu kwasu rybonukleinowego w komórce wynosi około 10% całkowitej puli RNA.
Podobnie jak inne rodzaje kwasów rybonukleinowych, tRNA składa się z łańcucha trifosforanów rybonukleozydów. Długośćsekwencja nukleotydowa ma 70-90 jednostek, a około 10% składu cząsteczki przypada na pomniejsze składniki.
Z uwagi na fakt, że każdy aminokwas ma swój własny nośnik w postaci tRNA, komórka syntetyzuje dużą liczbę odmian tej cząsteczki. W zależności od rodzaju żywego organizmu wskaźnik ten waha się od 80 do 100.
Funkcje tRNA
Transfer RNA jest dostawcą substratu do syntezy białek, która zachodzi w rybosomach. Ze względu na wyjątkową zdolność wiązania się zarówno z aminokwasami, jak i sekwencją matrycową, tRNA pełni rolę semantycznego adaptera w przekazywaniu informacji genetycznej z postaci RNA do postaci białka. Oddziaływanie takiego pośrednika z matrycą kodującą, podobnie jak w transkrypcji, opiera się na zasadzie komplementarności zasad azotowych.
Główną funkcją tRNA jest przyjmowanie jednostek aminokwasowych i transportowanie ich do aparatu syntezy białek. Za tym procesem technicznym kryje się ogromne znaczenie biologiczne - wdrożenie kodu genetycznego. Realizacja tego procesu opiera się na następujących cechach:
- wszystkie aminokwasy są kodowane przez tryplety nukleotydów;
- dla każdego trypletu (lub kodonu) istnieje antykodon będący częścią tRNA;
- każde tRNA może wiązać się tylko z określonym aminokwasem.
Tak więc sekwencja aminokwasowa białka jest określana przez to, które tRNA i w jakiej kolejności będą oddziaływać komplementarnie z informacyjnym RNA w tym procesietransmisje. Jest to możliwe dzięki obecności w transferowym RNA centrów funkcjonalnych, z których jedno odpowiada za selektywne przyłączanie aminokwasu, a drugie za wiązanie z kodonem. Dlatego funkcje i struktura tRNA są ze sobą ściśle powiązane.
Struktura transferu RNA
TRNA jest wyjątkowe, ponieważ jego struktura molekularna nie jest liniowa. Zawiera spiralne sekcje dwuniciowe, zwane łodygami, oraz 3 pętle jednoniciowe. Kształtem ta konformacja przypomina liść koniczyny.
W strukturze tRNA wyróżnia się następujące łodygi:
- akceptor;
- antykodon;
- dihydrourydyl;
- pseudouridyl;
- dodatkowe.
Podwójne pędy helisy zawierają od 5 do 7 par Watsona-Cricksona. Na końcu trzonu akceptora znajduje się mały łańcuch niesparowanych nukleotydów, którego 3-hydroksyl jest miejscem przyłączenia odpowiedniej cząsteczki aminokwasu.
Region strukturalny do połączenia z mRNA to jedna z pętli tRNA. Zawiera antykodon komplementarny do trójki sensownej w informacyjnym RNA. To antykodon i akceptujący koniec zapewniają funkcję adaptacyjną tRNA.
Trzeciorzędowa struktura cząsteczki
"Koniczyna" jest drugorzędową strukturą tRNA, jednak w wyniku fałdowania cząsteczka uzyskuje konformację w kształcie litery L, która jest utrzymywana razem przez dodatkowe wiązania wodorowe.
L-forma jest trzeciorzędową strukturą tRNA i praktycznie składa się z dwóchprostopadłe helisy A-RNA o długości 7 nm i grubości 2 nm. Ta forma cząsteczki ma tylko 2 końce, z których jeden ma antykodon, a drugi centrum akceptorowe.
Cechy wiązania tRNA z aminokwasami
Aktywacja aminokwasów (ich przyłączanie do transportującego RNA) jest przeprowadzana przez syntetazę aminoacylo-tRNA. Enzym ten spełnia jednocześnie 2 ważne funkcje:
- katalizuje tworzenie wiązania kowalencyjnego między grupą 3`-hydroksylową trzonu akceptora a aminokwasem;
- zapewnia zasadę selektywnego dopasowywania.
Każdy z 20 aminokwasów ma swoją własną syntetazę aminoacylo-tRNA. Może oddziaływać tylko z odpowiednim rodzajem cząsteczki transportowej. Oznacza to, że antykodon tego ostatniego musi być komplementarny do tripletu kodującego ten konkretny aminokwas. Na przykład, syntetaza leucynowa będzie wiązać się tylko z tRNA przeznaczonym dla leucyny.
W cząsteczce syntetazy aminoacylo-tRNA znajdują się trzy kieszenie wiążące nukleotydy, których konformacja i ładunek są komplementarne do nukleotydów odpowiedniego antykodonu w tRNA. W ten sposób enzym określa pożądaną cząsteczkę transportową. Znacznie rzadziej sekwencja nukleotydowa rdzenia akceptorowego służy jako fragment rozpoznawczy.
