A genetikai információ megvalósításának második lépése a hírvivő RNS-en alapuló fehérjemolekula szintézise (transzláció). A transzkripcióval ellentétben azonban egy nukleotidszekvencia nem fordítható le közvetlenül aminosavvá, mivel ezek a vegyületek eltérő kémiai természetűek. Ezért a fordításhoz közvetítőre van szükség transzfer RNS (tRNS) formájában, amelynek feladata a genetikai kód lefordítása az aminosavak „nyelvére”.
Az átviteli RNS általános jellemzői
A transzport RNS-ek vagy tRNS-ek kis molekulák, amelyek aminosavakat szállítanak a fehérjeszintézis helyére (riboszómákba). Az ilyen típusú ribonukleinsav mennyisége a sejtben a teljes RNS-készlet körülbelül 10%-a.
A többi ribonukleinsavhoz hasonlóan a tRNS is ribonukleozid-trifoszfátok láncából áll. Hossza nukleotidszekvencia 70-90 egységből áll, és a molekula összetételének körülbelül 10%-a kisebb komponensekre esik.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy minden aminosavnak megvan a saját hordozója tRNS formájában, a sejt ennek a molekulának számos változatát szintetizálja. Az élő szervezet típusától függően ez a mutató 80 és 100 között változik.
A tRNA funkciói
A transzfer RNS a riboszómákban előforduló fehérjeszintézis szubsztrátja. Az aminosavakhoz és a templátszekvenciához való egyedi kötődési képessége miatt a tRNS szemantikai adapterként működik a genetikai információ RNS-formájából fehérje formájába történő átvitelében. Egy ilyen közvetítő kölcsönhatása egy kódoló mátrixszal, mint a transzkripciónál, a nitrogéntartalmú bázisok komplementaritásának elvén alapul.
A tRNS fő funkciója az aminosavegységek elfogadása és a fehérjeszintézis apparátusába történő szállítása. E technikai folyamat mögött egy hatalmas biológiai jelentés – a genetikai kód megvalósítása – áll. Ennek a folyamatnak a megvalósítása a következő funkciókon alapul:
- minden aminosavat nukleotidhármasok kódolnak;
- minden tripletthez (vagy kodonhoz) van egy antikodon, amely a tRNS része;
- minden tRNS csak egy adott aminosavhoz tud kötődni.
Így egy fehérje aminosavszekvenciáját az határozza meg, hogy mely tRNS-ek és milyen sorrendben lépnek komplementer kölcsönhatásba a hírvivő RNS-sel a folyamat soránadások. Ez a transzfer RNS-ben található funkcionális centrumok miatt lehetséges, amelyek közül az egyik egy aminosav szelektív kapcsolódásáért, a másik pedig a kodonhoz való kötődésért felelős. Ezért a tRNS funkciói és szerkezete szorosan összefügg egymással.
RNS átviteli szerkezete
A TRNA egyedülálló abban, hogy molekulaszerkezete nem lineáris. Tartalmaz spirális kétszálú szakaszokat, amelyeket szárnak neveznek, és 3 egyszálú hurkot. Alakjában ez a felépítés egy lóherelevélre emlékeztet.
A következő töveket különböztetjük meg a tRNS szerkezetében:
- elfogadó;
- antikodon;
- dihidrouridil;
- pszeudouridil;
- további.
A kettős hélix szárak 5-7 Watson-Crickson párt tartalmaznak. Az akceptor szár végén párosítatlan nukleotidokból álló kis lánc található, melynek 3-hidroxilcsoportja a megfelelő aminosavmolekula kapcsolódási helye.
Az mRNS-sel való kapcsolódáshoz szükséges szerkezeti régió a tRNS hurkok egyike. A hírvivő RNS-ben található szensz tripletttel komplementer antikodont tartalmaz. Ez az antikodon és az elfogadó vég biztosítja a tRNS adapter funkcióját.
A molekula harmadlagos szerkezete
A "Cloverleaf" a tRNS másodlagos szerkezete, azonban a feltekeredés következtében a molekula L-alakú konformációt kap, amelyet további hidrogénkötések tartanak össze.
L-forma a tRNS harmadlagos szerkezete, és gyakorlatilag két részből állmerőleges A-RNS hélixek, amelyek hossza 7 nm és vastagsága 2 nm. A molekula ezen formájának csak 2 vége van, amelyek közül az egyiknek antikodonja, a másiknak pedig akceptor központja van.
A tRNS aminosavhoz kötődésének jellemzői
Az aminosavak aktiválását (az RNS-hez való kapcsolódásukat) az aminoacil-tRNS szintetáz végzi. Ez az enzim egyidejűleg 2 fontos funkciót lát el:
- katalizálja a kovalens kötés kialakulását az akceptor szár 3`-hidroxilcsoportja és az aminosav között;
- a szelektív egyeztetés elvét biztosítja.
A 20 aminosav mindegyikének megvan a maga aminoacil-tRNS-szintetáza. Csak a megfelelő típusú szállítómolekulával tud kölcsönhatásba lépni. Ez azt jelenti, hogy az utóbbi antikodonjának komplementernek kell lennie az adott aminosavat kódoló triplettel. Például a leucin-szintetáz csak a leucinnak szánt tRNS-hez kötődik.
Az aminoacil-tRNS szintetáz molekulában három nukleotidkötő zseb található, amelyek konformációja és töltése komplementer a tRNS megfelelő antikodonjának nukleotidjaival. Így az enzim határozza meg a kívánt transzportmolekulát. Sokkal ritkábban az akceptor szár nukleotidszekvenciája szolgál felismerő fragmentumként.
