Det andre trinnet i implementeringen av genetisk informasjon er syntesen av et proteinmolekyl basert på messenger-RNA (oversettelse). Imidlertid, i motsetning til transkripsjon, kan en nukleotidsekvens ikke oversettes direkte til en aminosyre, siden disse forbindelsene har en annen kjemisk natur. Derfor krever oversettelse et mellomledd i form av overførings-RNA (tRNA), hvis funksjon er å oversette den genetiske koden til "språket" av aminosyrer.
Generelle kjennetegn ved overførings-RNA
Transport-RNA eller tRNA er små molekyler som leverer aminosyrer til stedet for proteinsyntese (til ribosomer). Mengden av denne typen ribonukleinsyre i cellen er omtrent 10 % av den totale RNA-poolen.
Som andre typer ribonukleinsyrer består tRNA av en kjede av ribonukleosidtrifosfater. Lengdenukleotidsekvensen har 70-90 enheter, og ca. 10 % av sammensetningen av molekylet faller på mindre komponenter.
På grunn av at hver aminosyre har sin egen bærer i form av tRNA, syntetiserer cellen et stort antall varianter av dette molekylet. Avhengig av typen levende organisme, varierer denne indikatoren fra 80 til 100.
Funksjoner til tRNA
Transfer RNA er leverandør av substratet for proteinsyntese som skjer i ribosomer. På grunn av den unike evnen til å binde seg både til aminosyrer og til malsekvensen, fungerer tRNA som en semantisk adapter i overføringen av genetisk informasjon fra formen av RNA til formen av et protein. Interaksjonen mellom et slikt mellomledd og en kodende matrise, som ved transkripsjon, er basert på prinsippet om komplementaritet til nitrogenholdige baser.
Hovedfunksjonen til tRNA er å akseptere aminosyreenheter og transportere dem til apparatet for proteinsyntese. Bak denne tekniske prosessen ligger en enorm biologisk betydning - implementeringen av den genetiske koden. Implementeringen av denne prosessen er basert på følgende funksjoner:
- alle aminosyrer er kodet av tripletter av nukleotider;
- for hver triplett (eller kodon) er det et antikodon som er en del av tRNA;
- hvert tRNA kan bare binde seg til en spesifikk aminosyre.
Dermed bestemmes aminosyresekvensen til et protein av hvilke tRNA-er og i hvilken rekkefølge som komplementært vil interagere med messenger-RNA i prosessensendinger. Dette er mulig på grunn av tilstedeværelsen av funksjonelle sentre i overførings-RNA, hvorav den ene er ansvarlig for den selektive bindingen av en aminosyre, og den andre for binding til et kodon. Derfor er funksjonene og strukturen til tRNA nært beslektet.
Struktur av overførings-RNA
TRNA er unikt ved at dens molekylære struktur ikke er lineær. Den inkluderer spiralformede dobbelttrådete seksjoner, som kalles stilker, og 3 enkelttrådete løkker. I form ligner denne konformasjonen et kløverblad.
Følgende stammer skilles i tRNA-strukturen:
- acceptor;
- anticodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- additional.
Dobbelhelix-stammer inneholder 5 til 7 Watson-Crickson-par. På slutten av akseptorstammen er en liten kjede av uparrede nukleotider, hvor 3-hydroksyl er festestedet til det tilsvarende aminosyremolekylet.
Den strukturelle regionen for forbindelse med mRNA er en av tRNA-løkkene. Den inneholder et antikodon som er komplementært til sansetripletten i messenger-RNA. Det er antikodonet og den aksepterende enden som gir adapterfunksjonen til tRNA.
Tertiær struktur av et molekyl
"Kløverblad" er en sekundær struktur av tRNA, men på grunn av folding får molekylet en L-formet konformasjon, som holdes sammen av ytterligere hydrogenbindinger.
L-form er den tertiære strukturen til tRNA og består praktisk t alt av toperpendikulære A-RNA-helikser med en lengde på 7 nm og en tykkelse på 2 nm. Denne formen av molekylet har bare 2 ender, hvorav den ene har et antikodon, og den andre har et akseptorsenter.
Funksjoner ved tRNA-binding til aminosyre
Aktivering av aminosyrer (deres binding til overførings-RNA) utføres av aminoacyl-tRNA-syntetase. Dette enzymet utfører 2 viktige funksjoner samtidig:
- katalyserer dannelsen av en kovalent binding mellom 3`-hydroksylgruppen i akseptorstammen og aminosyren;
- gir prinsippet om selektiv samsvar.
Hver av de 20 aminosyrene har sin egen aminoacyl-tRNA-syntetase. Det kan bare samhandle med den aktuelle typen transportmolekyl. Dette betyr at antikodonet til sistnevnte må være komplementært til tripletten som koder for denne spesielle aminosyren. For eksempel vil leucinsyntetase bare binde seg til tRNA beregnet for leucin.
Det er tre nukleotidbindende lommer i aminoacyl-tRNA-syntetasemolekylet, hvis konformasjon og ladning er komplementære til nukleotidene til det tilsvarende antikodonet i tRNA. Dermed bestemmer enzymet det ønskede transportmolekylet. Mye sjeldnere fungerer nukleotidsekvensen til akseptorstammen som et gjenkjennelsesfragment.
