Det andet trin i implementeringen af genetisk information er syntesen af et proteinmolekyle baseret på messenger-RNA (oversættelse). Men i modsætning til transkription kan en nukleotidsekvens ikke oversættes direkte til en aminosyre, da disse forbindelser har en anden kemisk natur. Derfor kræver oversættelse et mellemled i form af transfer-RNA (tRNA), hvis funktion er at oversætte den genetiske kode til aminosyrernes "sprog".
Generelle karakteristika for overførsels-RNA
Transport-RNA'er eller tRNA'er er små molekyler, der leverer aminosyrer til stedet for proteinsyntese (ind i ribosomer). Mængden af denne type ribonukleinsyre i cellen er ca. 10 % af den samlede RNA-pulje.
Ligesom andre typer ribonukleinsyrer består tRNA af en kæde af ribonukleosidtrifosfater. Længdenukleotidsekvensen har 70-90 enheder, og omkring 10 % af molekylets sammensætning falder på mindre komponenter.
På grund af det faktum, at hver aminosyre har sin egen bærer i form af tRNA, syntetiserer cellen et stort antal varianter af dette molekyle. Afhængigt af typen af levende organisme varierer denne indikator fra 80 til 100.
Funktioner af tRNA
Transfer RNA er leverandøren af substratet til proteinsyntese, der forekommer i ribosomer. På grund af den unikke evne til at binde både til aminosyrer og til skabelonsekvensen, fungerer tRNA som en semantisk adapter i overførslen af genetisk information fra formen af RNA til formen af et protein. Interaktionen af et sådant mellemled med en kodende matrix, som ved transkription, er baseret på princippet om komplementaritet af nitrogenholdige baser.
TRNA's hovedfunktion er at acceptere aminosyreenheder og transportere dem til apparatet til proteinsyntese. Bag denne tekniske proces er en enorm biologisk betydning - implementeringen af den genetiske kode. Implementeringen af denne proces er baseret på følgende funktioner:
- alle aminosyrer er kodet af tripletter af nukleotider;
- for hver triplet (eller kodon) er der et antikodon, der er en del af tRNA'et;
- hvert tRNA kan kun binde til en specifik aminosyre.
Således bestemmes aminosyresekvensen af et protein af hvilke tRNA'er og i hvilken rækkefølge, der komplementært vil interagere med messenger-RNA i processenudsendelser. Dette er muligt på grund af tilstedeværelsen af funktionelle centre i transfer-RNA'et, hvoraf det ene er ansvarligt for den selektive binding af en aminosyre, og det andet for binding til et kodon. Derfor er funktionerne og strukturen af tRNA tæt forbundet.
Struktur af overførsels-RNA
TRNA er unikt ved, at dets molekylære struktur ikke er lineær. Den omfatter spiralformede dobbeltstrengede sektioner, som kaldes stilke, og 3 enkeltstrengede løkker. I form ligner denne kropsbygning et kløverblad.
Følgende stilke skelnes i tRNA-strukturen:
- acceptor;
- anticodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- additional.
Dobbelt helix-stængler indeholder 5 til 7 Watson-Crickson-par. For enden af acceptorstammen er en lille kæde af uparrede nukleotider, hvis 3-hydroxyl er bindingsstedet for det tilsvarende aminosyremolekyle.
Den strukturelle region for forbindelse med mRNA er en af tRNA-løkkerne. Den indeholder et antikodon, der er komplementært til sensetripletten i messenger-RNA. Det er antikodonet og den accepterende ende, der sørger for adapterfunktionen af tRNA.
Tertiær struktur af et molekyle
"Kløverblad" er en sekundær struktur af tRNA, men på grund af foldning får molekylet en L-formet konformation, som holdes sammen af yderligere hydrogenbindinger.
L-form er den tertiære struktur af tRNA og består praktisk t alt af tovinkelrette A-RNA-spiraler med en længde på 7 nm og en tykkelse på 2 nm. Denne form af molekylet har kun 2 ender, hvoraf den ene har et antikodon, og den anden har et acceptorcenter.
Funktioner ved tRNA-binding til aminosyre
Aktivering af aminosyrer (deres vedhæftning til transfer-RNA) udføres af aminoacyl-tRNA-syntetase. Dette enzym udfører 2 vigtige funktioner samtidigt:
- katalyserer dannelsen af en kovalent binding mellem 3`-hydroxylgruppen i acceptorstammen og aminosyren;
- giver princippet om selektiv matchning.
Hver af de 20 aminosyrer har sin egen aminoacyl-tRNA-syntetase. Det kan kun interagere med den passende type transportmolekyle. Dette betyder, at sidstnævntes anticodon skal være komplementær til tripletten, der koder for denne særlige aminosyre. For eksempel vil leucinsyntetase kun binde til det tRNA, der er beregnet til leucin.
Der er tre nukleotidbindende lommer i aminoacyl-tRNA-syntetasemolekylet, hvis konformation og ladning er komplementære til nukleotiderne i det tilsvarende anticodon i tRNA. Enzymet bestemmer således det ønskede transportmolekyle. Meget sjældnere tjener nukleotidsekvensen af acceptorstammen som et genkendelsesfragment.
