Drugi korak u implementaciji genetskih informacija je sinteza proteinskog molekula zasnovanog na glasničkoj RNK (translacija). Međutim, za razliku od transkripcije, nukleotidna sekvenca se ne može direktno prevesti u aminokiselinu, budući da ova jedinjenja imaju drugačiju hemijsku prirodu. Stoga je za prijevod potreban posrednik u obliku prijenosne RNK (tRNA), čija je funkcija da prevede genetski kod na "jezik" aminokiselina.
Opće karakteristike transferne RNA
Transportne RNK ili tRNA su mali molekuli koji isporučuju aminokiseline do mjesta sinteze proteina (u ribozome). Količina ove vrste ribonukleinske kiseline u ćeliji je približno 10% ukupnog fonda RNK.
Kao i druge vrste ribonukleinskih kiselina, tRNA se sastoji od lanca ribonukleozid trifosfata. Dužinanukleotidni niz ima 70-90 jedinica, a oko 10% sastava molekula otpada na manje komponente.
Usled činjenice da svaka aminokiselina ima svoj nosilac u obliku tRNA, ćelija sintetiše veliki broj varijanti ovog molekula. U zavisnosti od vrste živog organizma, ovaj indikator varira od 80 do 100.
Funkcije tRNA
Transfer RNA je dobavljač supstrata za sintezu proteina koja se javlja u ribosomima. Zbog jedinstvene sposobnosti da se veže i za aminokiseline i za šablonsku sekvencu, tRNA djeluje kao semantički adapter u prijenosu genetskih informacija iz oblika RNK u oblik proteina. Interakcija takvog posrednika sa kodirajućom matricom, kao u transkripciji, zasniva se na principu komplementarnosti azotnih baza.
Glavna funkcija tRNA je da prihvati jedinice aminokiselina i transportuje ih do aparata za sintezu proteina. Iza ovog tehničkog procesa krije se ogroman biološki smisao - implementacija genetskog koda. Implementacija ovog procesa zasniva se na sljedećim karakteristikama:
- sve aminokiseline su kodirane tripletima nukleotida;
- za svaki triplet (ili kodon) postoji antikodon koji je dio tRNA;
- svaka tRNA se može vezati samo za određenu aminokiselinu.
Dakle, aminokiselinska sekvenca proteina je određena prema tome koje će tRNA i kojim redoslijedom komplementarno komunicirati sa glasničkom RNK u procesuemisije. To je moguće zbog prisutnosti funkcionalnih centara u prijenosnoj RNK, od kojih je jedan odgovoran za selektivno vezivanje aminokiseline, a drugi za vezivanje za kodon. Stoga su funkcije i struktura tRNA usko povezane.
Struktura transferne RNA
TRNA je jedinstvena po tome što njena molekularna struktura nije linearna. Uključuje spiralne dvolančane sekcije, koje se nazivaju stabljike, i 3 jednolančane petlje. Po obliku, ova konformacija podsjeća na list djeteline.
U strukturi tRNA razlikuju se sljedeće stabljike:
- primalac;
- anticodon;
- dihidrouridil;
- pseudouridil;
- dodatno.
Duple helix stabljike sadrže 5 do 7 Watson-Crickson parova. Na kraju akceptorske stabljike nalazi se mali lanac nesparenih nukleotida, čiji je 3-hidroksil mjesto vezivanja odgovarajuće molekule amino kiseline.
Strukturni region za vezu sa mRNA je jedna od tRNA petlji. Sadrži antikodon komplementaran osjetilnom tripletu u glasničkoj RNK. Antikodon i kraj koji prihvataju obezbeđuju funkciju adaptera tRNA.
Tercijarna struktura molekula
"List djeteline" je sekundarna struktura tRNA, međutim, zbog savijanja, molekul dobija konformaciju u obliku slova L, koja se drži zajedno dodatnim vodoničnim vezama.
L-forma je tercijarna struktura tRNA i sastoji se od dva praktičnookomite A-RNA spirale dužine 7 nm i debljine 2 nm. Ovaj oblik molekula ima samo 2 kraja, od kojih jedan ima antikodon, a drugi akceptorski centar.
Osobine vezivanja tRNA za aminokiselinu
Aktivacija aminokiselina (njihovo vezivanje za transfer RNK) se vrši pomoću aminoacil-tRNA sintetaze. Ovaj enzim istovremeno obavlja 2 važne funkcije:
- katalizuje stvaranje kovalentne veze između 3`-hidroksilne grupe akceptorske stabljike i aminokiseline;
- pruža princip selektivnog podudaranja.
Svaka od 20 aminokiselina ima svoju aminoacil-tRNA sintetazu. Može komunicirati samo s odgovarajućom vrstom transportnog molekula. To znači da antikodon potonjeg mora biti komplementaran tripletu koji kodira ovu konkretnu aminokiselinu. Na primjer, leucin sintetaza će se vezati samo za tRNA namijenjenu leucinu.
U molekulu aminoacil-tRNA sintetaze postoje tri džepa za vezivanje nukleotida, čija su konformacija i naboj komplementarni nukleotidima odgovarajućeg antikodona u tRNA. Dakle, enzim određuje željeni transportni molekul. Mnogo rjeđe, nukleotidna sekvenca akceptorskog stabla služi kao fragment prepoznavanja.
