Toinen vaihe geneettisen tiedon toteuttamisessa on lähetti-RNA:han (translaatio) perustuvan proteiinimolekyylin synteesi. Kuitenkin toisin kuin transkriptio, nukleotidisekvenssiä ei voida kääntää suoraan aminohapoksi, koska näillä yhdisteillä on erilainen kemiallinen luonne. Siksi translaatio vaatii välittäjän siirto-RNA:n (tRNA) muodossa, jonka tehtävänä on kääntää geneettinen koodi aminohappojen "kieleksi".
Siirto-RNA:n yleiset ominaisuudet
Kuljetus-RNA:t tai tRNA:t ovat pieniä molekyylejä, jotka kuljettavat aminohappoja proteiinisynteesikohtaan (ribosomeihin). Tämän tyyppisen ribonukleiinihapon määrä solussa on noin 10 % koko RNA-varannosta.
Muun tyyppisten ribonukleiinihappojen tapaan tRNA koostuu ribonukleosiditrifosfaattiketjusta. Pituusnukleotidisekvenssissä on 70-90 yksikköä, ja noin 10 % molekyylin koostumuksesta osuu vähäisiin komponentteihin.
Koska jokaisella aminohapolla on oma kantajansa tRNA:n muodossa, solu syntetisoi suuren määrän tämän molekyylin muunnelmia. Elävän organismin tyypistä riippuen tämä indikaattori vaihtelee välillä 80-100.
tRNA:n toiminnot
Siirto-RNA on substraatin toimittaja ribosomeissa tapahtuvalle proteiinisynteesille. Koska tRNA on ainutlaatuinen kyky sitoutua sekä aminohappoihin että templaattisekvenssiin, se toimii semanttisena sovittimena siirrettäessä geneettistä tietoa RNA:n muodosta proteiinin muotoon. Tällaisen välittäjän vuorovaikutus koodaavan matriisin kanssa, kuten transkriptiossa, perustuu typpipitoisten emästen komplementaarisuuden periaatteeseen.
tRNA:n päätehtävä on hyväksyä aminohappoyksiköitä ja kuljettaa ne proteiinisynteesilaitteistoon. Tämän teknisen prosessin takana on v altava biologinen merkitys - geneettisen koodin toteuttaminen. Tämän prosessin toteutus perustuu seuraaviin ominaisuuksiin:
- kaikkia aminohappoja koodaavat nukleotiditripletit;
- jokaisella tripletillä (tai kodonilla) on antikodoni, joka on osa tRNA:ta;
- jokainen tRNA voi sitoutua vain tiettyyn aminohappoon.
Siten proteiinin aminohapposekvenssi määräytyy sen mukaan, mitkä tRNA:t ja missä järjestyksessä ovat komplementaarisesti vuorovaikutuksessa lähetti-RNA:n kanssa prosessissalähetyksiä. Tämä on mahdollista, koska siirto-RNA:ssa on toiminnallisia keskuksia, joista toinen on vastuussa aminohapon selektiivisestä kiinnittymisestä ja toinen kodoniin sitoutumisesta. Siksi tRNA:n toiminnot ja rakenne liittyvät läheisesti toisiinsa.
Siirto-RNA:n rakenne
TRNA on ainutlaatuinen siinä mielessä, että sen molekyylirakenne ei ole lineaarinen. Se sisältää kierteisiä kaksisäikeisiä osia, joita kutsutaan varreksi, ja 3 yksisäikeistä silmukkaa. Tämä muoto muistuttaa muodoltaan apilanlehteä.
TRNA-rakenteessa erotetaan seuraavat varret:
- hyväksyjä;
- antikodoni;
- dihydrouridyyli;
- pseudouridyyli;
- lisä.
Kaksoiskierrevarret sisältävät 5–7 Watson-Crickson-paria. Akseptorivarren päässä on pieni ketju parittomia nukleotideja, joiden 3-hydroksyyli on vastaavan aminohappomolekyylin kiinnityskohta.
MRNA:n kanssa yhdistämisen rakennealue on yksi tRNA-silmukoista. Se sisältää antikodonin, joka on komplementaarinen lähetti-RNA:ssa olevalle sense-tripletille. Se on antikodoni ja hyväksyvä pää, jotka tarjoavat tRNA:n sovitustoiminnon.
Molekyylin tertiäärinen rakenne
"Cloverleaf" on tRNA:n sekundaarinen rakenne, mutta laskostumisen vuoksi molekyyli saa L-muotoisen konformaation, jota pitävät yhdessä lisävetysidokset.
L-muoto on tRNA:n tertiäärinen rakenne ja koostuu käytännössä kahdestakohtisuorat A-RNA-heliksit, joiden pituus on 7 nm ja paksuus 2 nm. Tällä molekyylimuodolla on vain 2 päätä, joista toisessa on antikodoni ja toisessa akseptorikeskus.
TRNA:n aminohappoon sitoutumisen ominaisuudet
Aminohappojen aktivointi (niiden kiinnittyminen siirto-RNA:han) suoritetaan aminoasyyli-tRNA-syntetaasin avulla. Tämä entsyymi suorittaa samanaikaisesti kahta tärkeää toimintoa:
- katalysoi kovalenttisen sidoksen muodostumista akseptorivarren 3'-hydroksyyliryhmän ja aminohapon välillä;
- tarjoaa valikoivan vastaavuuden periaatteen.
Jokaisella 20 aminohaposta on oma aminoasyyli-tRNA-syntetaasi. Se voi olla vuorovaikutuksessa vain sopivan tyyppisen kuljetusmolekyylin kanssa. Tämä tarkoittaa, että jälkimmäisen antikodonin on oltava komplementaarinen tätä tiettyä aminohappoa koodaavalle tripletille. Esimerkiksi leusiinisyntetaasi sitoutuu vain leusiinille tarkoitettuun tRNA:han.
Aminoasyyli-tRNA-syntetaasimolekyylissä on kolme nukleotideja sitovaa taskua, joiden konformaatio ja varaus ovat komplementaarisia tRNA:ssa olevan vastaavan antikodonin nukleotidien kanssa. Siten entsyymi määrittää halutun kuljetusmolekyylin. Paljon harvemmin akseptorivarren nukleotidisekvenssi toimii tunnistusfragmenttina.
