Druhým krokem v implementaci genetické informace je syntéza molekuly proteinu na bázi messenger RNA (translace). Na rozdíl od transkripce však nelze nukleotidovou sekvenci přeložit na aminokyselinu přímo, protože tyto sloučeniny mají odlišnou chemickou povahu. Proto překlad vyžaduje prostředníka ve formě transferové RNA (tRNA), jehož funkcí je přeložit genetický kód do „jazyka“aminokyselin.
Obecné charakteristiky transferové RNA
Transportní RNA nebo tRNA jsou malé molekuly, které dodávají aminokyseliny do místa syntézy proteinů (do ribozomů). Množství tohoto typu ribonukleové kyseliny v buňce je přibližně 10 % z celkového množství RNA.
Stejně jako jiné typy ribonukleových kyselin se tRNA skládá z řetězce ribonukleosidtrifosfátů. Délkanukleotidová sekvence má 70-90 jednotek a asi 10 % složení molekuly připadá na minoritní složky.
Vzhledem k tomu, že každá aminokyselina má svůj vlastní nosič ve formě tRNA, buňka syntetizuje velké množství odrůd této molekuly. V závislosti na typu živého organismu se tento ukazatel pohybuje od 80 do 100.
Funkce tRNA
Transferová RNA je dodavatelem substrátu pro syntézu proteinů, která se vyskytuje v ribozomech. Díky jedinečné schopnosti vázat se jak na aminokyseliny, tak na templátovou sekvenci, působí tRNA jako sémantický adaptér při přenosu genetické informace z formy RNA do formy proteinu. Interakce takového prostředníka s kódující matricí, jako při transkripci, je založena na principu komplementarity dusíkatých bází.
Hlavní funkcí tRNA je přijímat aminokyselinové jednotky a transportovat je do aparátu syntézy bílkovin. Za tímto technickým procesem je obrovský biologický význam – implementace genetického kódu. Implementace tohoto procesu je založena na následujících funkcích:
- všechny aminokyseliny jsou kódovány triplety nukleotidů;
- pro každý triplet (nebo kodon) existuje antikodon, který je součástí tRNA;
- každá tRNA se může vázat pouze na konkrétní aminokyselinu.
Aminokyselinová sekvence proteinu je tedy určena tím, které tRNA a v jakém pořadí budou v procesu komplementárně interagovat s messengerovou RNAvysílání. To je možné díky přítomnosti funkčních center v transferové RNA, z nichž jedno je zodpovědné za selektivní připojení aminokyseliny a druhé za vazbu ke kodonu. Proto jsou funkce a struktura tRNA úzce propojeny.
Struktura transferové RNA
TRNA je jedinečná v tom, že její molekulární struktura není lineární. Zahrnuje spirálové dvouvláknové sekce, které se nazývají stonky, a 3 jednovláknové smyčky. Tvarem tato konformace připomíná list jetele.
Ve struktuře tRNA se rozlišují následující kmeny:
- acceptor;
- antikodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- další.
Dříky s dvojitou šroubovicí obsahují 5 až 7 párů Watson-Crickson. Na konci akceptorového kmene je malý řetězec nepárových nukleotidů, jehož 3-hydroxyl je místem připojení odpovídající molekuly aminokyseliny.
Strukturální oblast pro spojení s mRNA je jednou ze smyček tRNA. Obsahuje antikodon komplementární k sense tripletu v messenger RNA. Je to antikodon a přijímající konec, které zajišťují adaptační funkci tRNA.
Terciární struktura molekuly
"Jetelový list" je sekundární strukturou tRNA, avšak v důsledku skládání získává molekula konformaci ve tvaru L, která je držena pohromadě dalšími vodíkovými vazbami.
L-forma je terciární struktura tRNA a skládá se prakticky ze dvoukolmé šroubovice A-RNA o délce 7 nm a tloušťce 2 nm. Tato forma molekuly má pouze 2 konce, z nichž jeden má antikodon a druhý má akceptorové centrum.
Vlastnosti vazby tRNA na aminokyselinu
Aktivace aminokyselin (jejich připojení k transferové RNA) se provádí aminoacyl-tRNA syntetázou. Tento enzym současně vykonává 2 důležité funkce:
- katalyzuje tvorbu kovalentní vazby mezi 3`-hydroxylovou skupinou akceptorového kmene a aminokyselinou;
- poskytuje princip selektivního párování.
Každá z 20 aminokyselin má svou vlastní aminoacyl-tRNA syntetázu. Může interagovat pouze s příslušným typem transportní molekuly. To znamená, že antikodon posledně jmenovaného musí být komplementární k tripletu kódujícímu tuto konkrétní aminokyselinu. Například leucinsyntetáza se bude vázat pouze na tRNA určenou pro leucin.
V molekule aminoacyl-tRNA syntetázy jsou tři nukleotidové vazebné kapsy, jejichž konformace a náboj jsou komplementární k nukleotidům odpovídajícího antikodonu v tRNA. Enzym tedy určuje požadovanou transportní molekulu. Mnohem méně často slouží jako rozpoznávací fragment nukleotidová sekvence akceptorového kmene.
