Druhým krokom v implementácii genetickej informácie je syntéza molekuly proteínu na báze messenger RNA (translácia). Na rozdiel od transkripcie však nukleotidová sekvencia nemôže byť preložená na aminokyselinu priamo, pretože tieto zlúčeniny majú odlišnú chemickú povahu. Preto preklad vyžaduje sprostredkovateľa vo forme transferovej RNA (tRNA), ktorej funkciou je preložiť genetický kód do „jazyka“aminokyselín.
Všeobecné charakteristiky transferovej RNA
Transportné RNA alebo tRNA sú malé molekuly, ktoré dodávajú aminokyseliny na miesto syntézy bielkovín (do ribozómov). Množstvo tohto typu ribonukleovej kyseliny v bunke je približne 10 % z celkového množstva RNA.
Rovnako ako iné typy ribonukleových kyselín, aj tRNA pozostáva z reťazca ribonukleozidtrifosfátov. Dĺžkanukleotidová sekvencia má 70-90 jednotiek a asi 10 % zloženia molekuly pripadá na vedľajšie zložky.
Vzhľadom na to, že každá aminokyselina má svoj vlastný nosič vo forme tRNA, bunka syntetizuje veľké množstvo odrôd tejto molekuly. V závislosti od typu živého organizmu sa tento ukazovateľ pohybuje od 80 do 100.
Funkcie tRNA
Transferová RNA je dodávateľom substrátu pre syntézu proteínov, ktorá sa vyskytuje v ribozómoch. Vďaka jedinečnej schopnosti viazať sa na aminokyseliny aj na sekvenciu templátu pôsobí tRNA ako sémantický adaptér pri prenose genetickej informácie z formy RNA do formy proteínu. Interakcia takéhoto sprostredkovateľa s kódujúcou matricou, ako pri transkripcii, je založená na princípe komplementarity dusíkatých báz.
Hlavnou funkciou tRNA je prijímať aminokyselinové jednotky a transportovať ich do aparátu syntézy bielkovín. Za týmto technickým procesom je obrovský biologický význam – implementácia genetického kódu. Implementácia tohto procesu je založená na nasledujúcich vlastnostiach:
- všetky aminokyseliny sú kódované tripletmi nukleotidov;
- pre každý triplet (alebo kodón) existuje antikodón, ktorý je súčasťou tRNA;
- každá tRNA sa môže viazať iba na špecifickú aminokyselinu.
Aminokyselinová sekvencia proteínu je teda určená tým, ktoré tRNA a v akom poradí budú v tomto procese komplementárne interagovať s messengerovou RNAvysielania. To je možné vďaka prítomnosti funkčných centier v transferovej RNA, z ktorých jedno je zodpovedné za selektívne pripojenie aminokyseliny a druhé za väzbu ku kodónu. Preto sú funkcie a štruktúra tRNA úzko prepojené.
Štruktúra transferovej RNA
TRNA je jedinečná v tom, že jej molekulárna štruktúra nie je lineárna. Zahŕňa špirálové dvojvláknové časti, ktoré sa nazývajú stonky, a 3 jednovláknové slučky. Tvarom táto konformácia pripomína ďatelinový list.
V štruktúre tRNA sa rozlišujú nasledujúce stonky:
- acceptor;
- antikodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- additional.
Stonky s dvojitou špirálou obsahujú 5 až 7 párov Watson-Crickson. Na konci akceptorového kmeňa je malý reťazec nepárových nukleotidov, ktorých 3-hydroxyl je miestom pripojenia zodpovedajúcej molekuly aminokyseliny.
Štrukturálna oblasť pre spojenie s mRNA je jednou zo slučiek tRNA. Obsahuje antikodón komplementárny k sense tripletu v messenger RNA. Je to antikodón a prijímajúci koniec, ktoré poskytujú adaptačnú funkciu tRNA.
Terciárna štruktúra molekuly
„Ďatelinový list“je sekundárna štruktúra tRNA, avšak v dôsledku skladania molekula získava konformáciu v tvare L, ktorá je držaná pohromade ďalšími vodíkovými väzbami.
L-forma je terciárna štruktúra tRNA a prakticky pozostáva z dvochkolmé špirály A-RNA s dĺžkou 7 nm a hrúbkou 2 nm. Táto forma molekuly má iba 2 konce, z ktorých jeden má antikodón a druhý akceptorové centrum.
Vlastnosti väzby tRNA na aminokyselinu
Aktivácia aminokyselín (ich pripojenie k transferovej RNA) sa uskutočňuje aminoacyl-tRNA syntetázou. Tento enzým súčasne vykonáva 2 dôležité funkcie:
- katalyzuje tvorbu kovalentnej väzby medzi 3`-hydroxylovou skupinou akceptorového kmeňa a aminokyselinou;
- poskytuje princíp selektívneho párovania.
Každá z 20 aminokyselín má svoju vlastnú aminoacyl-tRNA syntetázu. Môže interagovať iba s príslušným typom transportnej molekuly. To znamená, že antikodón posledne menovaného musí byť komplementárny s tripletom kódujúcim túto konkrétnu aminokyselinu. Napríklad leucínsyntetáza sa bude viazať iba na tRNA určenú pre leucín.
V molekule aminoacyl-tRNA syntetázy sú tri nukleotidové väzbové vrecká, ktorých konformácia a náboj sú komplementárne k nukleotidom zodpovedajúceho antikodónu v tRNA. Enzým teda určuje požadovanú transportnú molekulu. Oveľa menej často slúži ako rozpoznávací fragment nukleotidová sekvencia akceptorového kmeňa.
