De tweede stap in de implementatie van genetische informatie is de synthese van een eiwitmolecuul op basis van boodschapper-RNA (vertaling). In tegenstelling tot transcriptie kan een nucleotidesequentie echter niet direct in een aminozuur worden vertaald, omdat deze verbindingen een andere chemische aard hebben. Daarom is voor vertaling een tussenpersoon nodig in de vorm van transfer-RNA (tRNA), wiens functie het is om de genetische code te vertalen in de "taal" van aminozuren.
Algemene kenmerken van transfer-RNA
Transport-RNA's of tRNA's zijn kleine moleculen die aminozuren afleveren op de plaats van eiwitsynthese (in ribosomen). De hoeveelheid van dit type ribonucleïnezuur in de cel is ongeveer 10% van de totale RNA-pool.
Net als andere soorten ribonucleïnezuren, bestaat tRNA uit een keten van ribonucleosidetrifosfaten. Lengtede nucleotidesequentie heeft 70-90 eenheden en ongeveer 10% van de samenstelling van het molecuul v alt op ondergeschikte componenten.
Omdat elk aminozuur zijn eigen drager heeft in de vorm van tRNA, synthetiseert de cel een groot aantal varianten van dit molecuul. Afhankelijk van het type levend organisme varieert deze indicator van 80 tot 100.
Functies van tRNA
Transfer RNA is de leverancier van het substraat voor eiwitsynthese dat in ribosomen voorkomt. Vanwege het unieke vermogen om zowel aan aminozuren als aan de matrijssequentie te binden, werkt tRNA als een semantische adapter bij de overdracht van genetische informatie van de vorm van RNA naar de vorm van een eiwit. De interactie van zo'n intermediair met een coderende matrix, zoals bij transcriptie, is gebaseerd op het principe van complementariteit van stikstofbasen.
De belangrijkste functie van tRNA is om aminozuureenheden te accepteren en ze naar het apparaat van eiwitsynthese te transporteren. Achter dit technische proces gaat een enorme biologische betekenis schuil - de implementatie van de genetische code. De implementatie van dit proces is gebaseerd op de volgende kenmerken:
- alle aminozuren worden gecodeerd door tripletten van nucleotiden;
- voor elk triplet (of codon) is er een anticodon dat deel uitmaakt van het tRNA;
- elk tRNA kan alleen binden aan een specifiek aminozuur.
De aminozuursequentie van een eiwit wordt dus bepaald door welke tRNA's en in welke volgorde tijdens het proces complementair zullen interageren met boodschapper-RNAuitzendingen. Dit is mogelijk door de aanwezigheid van functionele centra in het transfer-RNA, waarvan er één verantwoordelijk is voor de selectieve aanhechting van een aminozuur en de andere voor binding aan een codon. Daarom zijn de functies en structuur van tRNA nauw met elkaar verbonden.
Structuur van overdracht RNA
TRNA is uniek omdat de moleculaire structuur niet lineair is. Het bevat spiraalvormige dubbelstrengs secties, die stengels worden genoemd, en 3 enkelstrengs lussen. In vorm lijkt deze conformatie op een klaverblad.
In de tRNA-structuur worden de volgende stengels onderscheiden:
- acceptor;
- anticodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- extra.
Dubbele helixstelen bevatten 5 tot 7 Watson-Crickson-paren. Aan het einde van de acceptorstam bevindt zich een kleine keten van ongepaarde nucleotiden, waarvan de 3-hydroxyl de bevestigingsplaats is van het overeenkomstige aminozuurmolecuul.
Het structurele gebied voor verbinding met mRNA is een van de tRNA-lussen. Het bevat een anticodon dat complementair is aan het sense-triplet in boodschapper-RNA. Het is het anticodon en het accepterende uiteinde die zorgen voor de adapterfunctie van tRNA.
Tertiaire structuur van een molecuul
"Klaverblad" is een secundaire structuur van tRNA, maar door vouwing krijgt het molecuul een L-vormige conformatie, die bij elkaar wordt gehouden door extra waterstofbruggen.
L-vorm is de tertiaire structuur van tRNA en bestaat uit twee praktischloodrechte A-RNA-helices met een lengte van 7 nm en een dikte van 2 nm. Deze vorm van het molecuul heeft slechts 2 uiteinden, waarvan de ene een anticodon heeft en de andere een acceptorcentrum.
Kenmerken van tRNA-binding aan aminozuur
Activering van aminozuren (hun aanhechting aan overdracht van RNA) wordt uitgevoerd door aminoacyl-tRNA-synthetase. Dit enzym vervult tegelijkertijd 2 belangrijke functies:
- katalyseert de vorming van een covalente binding tussen de 3`-hydroxylgroep van de acceptorstam en het aminozuur;
- biedt het principe van selectieve matching.
Elk van de 20 aminozuren heeft zijn eigen aminoacyl-tRNA-synthetase. Het kan alleen interageren met het juiste type transportmolecuul. Dit betekent dat het anticodon van de laatste complementair moet zijn aan het triplet dat codeert voor dit specifieke aminozuur. Leucinesynthetase zal bijvoorbeeld alleen binden aan het tRNA dat bedoeld is voor leucine.
Er zijn drie nucleotide-bindende pockets in het aminoacyl-tRNA-synthetasemolecuul, waarvan de conformatie en lading complementair zijn aan de nucleotiden van het overeenkomstige anticodon in tRNA. Zo bepa alt het enzym het gewenste transportmolecuul. Veel minder vaak dient de nucleotidesequentie van de acceptorstam als herkenningsfragment.
