Το δεύτερο βήμα στην υλοποίηση της γενετικής πληροφορίας είναι η σύνθεση ενός μορίου πρωτεΐνης που βασίζεται σε αγγελιοφόρο RNA (μετάφραση). Ωστόσο, σε αντίθεση με τη μεταγραφή, μια αλληλουχία νουκλεοτιδίων δεν μπορεί να μεταφραστεί απευθείας σε αμινοξύ, καθώς αυτές οι ενώσεις έχουν διαφορετική χημική φύση. Επομένως, η μετάφραση απαιτεί έναν ενδιάμεσο με τη μορφή του RNA μεταφοράς (tRNA), του οποίου η λειτουργία είναι να μεταφράζει τον γενετικό κώδικα στη "γλώσσα" των αμινοξέων.
Γενικά χαρακτηριστικά του RNA μεταφοράς
Τα RNA ή tRNA μεταφοράς είναι μικρά μόρια που μεταφέρουν αμινοξέα στη θέση της πρωτεϊνικής σύνθεσης (σε ριβοσώματα). Η ποσότητα αυτού του τύπου ριβονουκλεϊκού οξέος στο κύτταρο είναι περίπου 10% της συνολικής δεξαμενής RNA.
Όπως και άλλοι τύποι ριβονουκλεϊκών οξέων, το tRNA αποτελείται από μια αλυσίδα τριφωσφορικών ριβονουκλεοσιδίων. Μήκοςη αλληλουχία νουκλεοτιδίων έχει 70-90 μονάδες και περίπου το 10% της σύνθεσης του μορίου πέφτει σε δευτερεύοντα συστατικά.
Λόγω του γεγονότος ότι κάθε αμινοξύ έχει τον δικό του φορέα με τη μορφή tRNA, το κύτταρο συνθέτει μεγάλο αριθμό ποικιλιών αυτού του μορίου. Ανάλογα με τον τύπο του ζωντανού οργανισμού, αυτός ο δείκτης κυμαίνεται από 80 έως 100.
Συναρτήσεις του tRNA
Το RNA μεταφοράς είναι ο προμηθευτής του υποστρώματος για τη σύνθεση πρωτεϊνών που λαμβάνει χώρα στα ριβοσώματα. Λόγω της μοναδικής ικανότητας να δεσμεύεται τόσο με αμινοξέα όσο και με την αλληλουχία του εκμαγείου, το tRNA δρα ως σημασιολογικός προσαρμογέας στη μεταφορά γενετικής πληροφορίας από τη μορφή του RNA στη μορφή μιας πρωτεΐνης. Η αλληλεπίδραση ενός τέτοιου ενδιάμεσου με έναν κωδικοποιητικό πίνακα, όπως στη μεταγραφή, βασίζεται στην αρχή της συμπληρωματικότητας των αζωτούχων βάσεων.
Η κύρια λειτουργία του tRNA είναι να δέχεται μονάδες αμινοξέων και να τις μεταφέρει στη συσκευή σύνθεσης πρωτεϊνών. Πίσω από αυτή την τεχνική διαδικασία κρύβεται ένα τεράστιο βιολογικό νόημα - η εφαρμογή του γενετικού κώδικα. Η υλοποίηση αυτής της διαδικασίας βασίζεται στα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
- όλα τα αμινοξέα κωδικοποιούνται από τριπλές νουκλεοτιδίων,
- για κάθε τριπλέτα (ή κωδικόνιο) υπάρχει ένα αντικωδικόνιο που αποτελεί μέρος του tRNA,
- κάθε tRNA μπορεί να συνδεθεί μόνο με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ.
Έτσι, η αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης καθορίζεται από το ποια tRNA και με ποια σειρά θα αλληλεπιδράσουν συμπληρωματικά με το αγγελιοφόρο RNA στη διαδικασίαεκπομπές. Αυτό είναι δυνατό λόγω της παρουσίας λειτουργικών κέντρων στο RNA μεταφοράς, το ένα από τα οποία είναι υπεύθυνο για την επιλεκτική σύνδεση ενός αμινοξέος και το άλλο για τη δέσμευση σε ένα κωδικόνιο. Επομένως, οι λειτουργίες και η δομή του tRNA είναι στενά αλληλένδετες.
Δομή μεταφοράς RNA
Το TRNA είναι μοναδικό στο ότι η μοριακή του δομή δεν είναι γραμμική. Περιλαμβάνει ελικοειδή δίκλωνα τμήματα, τα οποία ονομάζονται στελέχη, και 3 μονόκλωνους βρόχους. Σε σχήμα, αυτή η διαμόρφωση μοιάζει με φύλλο τριφυλλιού.
Οι ακόλουθοι μίσχοι διακρίνονται στη δομή tRNA:
- αποδέκτης;
- αντικοδόνιο;
- διυδροουριδύλιο;
- ψευδουριδύλιο;
- επιπλέον.
Οι μίσχοι διπλής έλικας περιέχουν 5 έως 7 ζεύγη Watson-Crickson. Στο τέλος του στελέχους δέκτη υπάρχει μια μικρή αλυσίδα από μη ζευγαρωμένα νουκλεοτίδια, το 3-υδροξυλικό του οποίου είναι η θέση σύνδεσης του αντίστοιχου μορίου αμινοξέος.
Η δομική περιοχή για σύνδεση με mRNA είναι ένας από τους βρόχους tRNA. Περιέχει ένα αντικωδικόνιο συμπληρωματικό της τριπλής αίσθησης στο αγγελιαφόρο RNA. Είναι το αντικωδικόνιο και το άκρο αποδοχής που παρέχουν τη λειτουργία προσαρμογής του tRNA.
Τριτοταγής δομή ενός μορίου
Το "τριφύλλι" είναι μια δευτερογενής δομή του tRNA, ωστόσο, λόγω της αναδίπλωσης, το μόριο αποκτά μια διαμόρφωση σε σχήμα L, η οποία συγκρατείται μαζί με πρόσθετους δεσμούς υδρογόνου.
Η L-μορφή είναι η τριτοταγής δομή του tRNA και αποτελείται από δύο πρακτικάκάθετες έλικες A-RNA που έχουν μήκος 7 nm και πάχος 2 nm. Αυτή η μορφή του μορίου έχει μόνο 2 άκρα, το ένα από τα οποία έχει ένα αντικωδικόνιο και το άλλο έχει ένα κέντρο δέκτη.
Χαρακτηριστικά σύνδεσης tRNA με αμινοξύ
Η ενεργοποίηση των αμινοξέων (η προσκόλλησή τους στο RNA μεταφοράς) πραγματοποιείται από την αμινοακυλο-tRNA συνθετάση. Αυτό το ένζυμο εκτελεί ταυτόχρονα 2 σημαντικές λειτουργίες:
- Το καταλύει το σχηματισμό ενός ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ της 3'-υδροξυλικής ομάδας του στελέχους δέκτη και του αμινοξέος.
- παρέχει την αρχή της επιλεκτικής αντιστοίχισης.
Κάθε ένα από τα 20 αμινοξέα έχει τη δική του συνθετάση αμινοακυλο-tRNA. Μπορεί να αλληλεπιδράσει μόνο με τον κατάλληλο τύπο μορίου μεταφοράς. Αυτό σημαίνει ότι το αντικωδικόνιο του τελευταίου πρέπει να είναι συμπληρωματικό με την τριάδα που κωδικοποιεί το συγκεκριμένο αμινοξύ. Για παράδειγμα, η συνθετάση λευκίνης θα δεσμευτεί μόνο στο tRNA που προορίζεται για τη λευκίνη.
Υπάρχουν τρεις θύλακες δέσμευσης νουκλεοτιδίων στο μόριο συνθετάσης αμινοακυλο-tRNA, η διαμόρφωση και το φορτίο των οποίων είναι συμπληρωματικά με τα νουκλεοτίδια του αντίστοιχου αντικωδικονίου στο tRNA. Έτσι, το ένζυμο καθορίζει το επιθυμητό μόριο μεταφοράς. Πολύ λιγότερο συχνά, η αλληλουχία νουκλεοτιδίων του στελέχους δέκτη χρησιμεύει ως θραύσμα αναγνώρισης.
