گام دوم در پیاده سازی اطلاعات ژنتیکی، سنتز یک مولکول پروتئین بر اساس RNA پیام رسان (ترجمه) است. با این حال، برخلاف رونویسی، یک توالی نوکلئوتیدی نمی تواند مستقیماً به یک اسید آمینه ترجمه شود، زیرا این ترکیبات ماهیت شیمیایی متفاوتی دارند. بنابراین، ترجمه به واسطه ای به شکل RNA انتقالی (tRNA) نیاز دارد که وظیفه آن ترجمه کد ژنتیکی به "زبان" اسیدهای آمینه است.
ویژگی های عمومی RNA انتقالی
انتقال RNA ها یا tRNA ها مولکول های کوچکی هستند که اسیدهای آمینه را به محل سنتز پروتئین (به ریبوزوم) می رسانند. مقدار این نوع اسید ریبونوکلئیک در سلول تقریباً 10 درصد کل مخزن RNA است.
مانند سایر انواع اسیدهای ریبونوکلئیک، tRNA از زنجیره ای از تری فسفات های ریبونوکلئوزیدی تشکیل شده است. طولتوالی نوکلئوتیدی 70 تا 90 واحد دارد و حدود 10 درصد از ترکیب مولکول روی اجزای فرعی قرار می گیرد.
با توجه به اینکه هر اسید آمینه حامل خاص خود را به شکل tRNA دارد، سلول تعداد زیادی از انواع این مولکول را سنتز می کند. بسته به نوع موجود زنده، این شاخص از 80 تا 100 متغیر است.
توابع tRNA
انتقال RNA تامین کننده سوبسترای سنتز پروتئین است که در ریبوزوم ها اتفاق می افتد. به دلیل توانایی منحصر به فرد برای اتصال هم به آمینو اسیدها و هم به توالی الگو، tRNA به عنوان یک آداپتور معنایی در انتقال اطلاعات ژنتیکی از شکل RNA به شکل پروتئین عمل می کند. برهمکنش چنین واسطه ای با ماتریس کدگذاری، مانند رونویسی، بر اساس اصل مکمل بودن بازهای نیتروژنی است.
عملکرد اصلی tRNA پذیرش واحدهای اسید آمینه و انتقال آنها به دستگاه سنتز پروتئین است. پشت این فرآیند فنی معنای بیولوژیکی عظیمی وجود دارد - اجرای کد ژنتیکی. اجرای این فرآیند بر اساس ویژگی های زیر است:
- همه اسیدهای آمینه توسط سه قلو نوکلئوتید کدگذاری می شوند؛
- برای هر سه قلو (یا کدون) یک آنتی کدون وجود دارد که بخشی از tRNA است؛
- هر tRNA فقط می تواند به یک اسید آمینه خاص متصل شود.
بنابراین، توالی اسید آمینه یک پروتئین مشخص می‌شود که کدام tRNA و به چه ترتیبی به طور مکمل با RNA پیام‌رسان در این فرآیند تعامل خواهند داشت.پخش می کند. این امر به دلیل وجود مراکز عملکردی در RNA انتقالی امکان پذیر است که یکی از آنها مسئول اتصال انتخابی یک اسید آمینه و دیگری برای اتصال به یک کدون است. بنابراین، عملکرد و ساختار tRNA ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند.
ساختار RNA انتقالی
TRNA از این نظر منحصر به فرد است که ساختار مولکولی آن خطی نیست. این شامل بخش های دو رشته ای مارپیچ است که به آنها ساقه می گویند و 3 حلقه تک رشته ای. از نظر شکل، این ترکیب شبیه یک برگ شبدر است.
ساقه های زیر در ساختار tRNA متمایز می شوند:
- پذیرنده;
- آنتیکودون;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- اضافی.
ساقه های مارپیچ دوتایی حاوی 5 تا 7 جفت واتسون-کریکسون هستند. در انتهای ساقه پذیرنده زنجیره کوچکی از نوکلئوتیدهای جفت نشده وجود دارد که 3-هیدروکسیل آن محل اتصال مولکول اسید آمینه مربوطه است.
ناحیه ساختاری برای اتصال با mRNA یکی از حلقه های tRNA است. حاوی یک آنتی کدون مکمل سه گانه حسی در RNA پیام رسان است. این آنتی کدون و انتهای پذیرنده است که عملکرد آداپتور tRNA را فراهم می کند.
ساختار سوم یک مولکول
"Cloverleaf" ساختار ثانویه tRNA است، با این حال، به دلیل تا شدن، مولکول یک ترکیب L شکل پیدا می کند که توسط پیوندهای هیدروژنی اضافی در کنار هم نگه داشته می شود.
L-form ساختار سوم tRNA است و عملاً از دو تشکیل شده است.مارپیچ های عمود بر A-RNA با طول 7 نانومتر و ضخامت 2 نانومتر. این شکل از مولکول فقط 2 انتهای دارد که یکی از آنها دارای آنتی کدون و دیگری دارای مرکز پذیرنده است.
ویژگی های tRNA اتصال به اسید آمینه
فعال شدن اسیدهای آمینه (اتصال آنها به انتقال RNA) توسط آمینواسیل-tRNA سنتتاز انجام می شود. این آنزیم به طور همزمان 2 عملکرد مهم را انجام می دهد:
- تشکیل پیوند کووالانسی بین گروه 3`-هیدروکسیل ساقه پذیرنده و اسید آمینه را کاتالیز می کند؛
- اصل تطابق انتخابی را ارائه می دهد.
هر یک از 20 اسید آمینه دارای آمینواسیل-tRNA سنتتاز خاص خود است. این فقط می تواند با نوع مناسب مولکول حمل و نقل تعامل کند. این بدان معنی است که آنتی کدون دومی باید مکمل سه گانه ای باشد که این اسید آمینه خاص را کد می کند. به عنوان مثال، لوسین سنتتاز تنها به tRNA در نظر گرفته شده برای لوسین متصل می شود.
در مولکول آمینواسیل-tRNA سنتتاز سه محفظه اتصال به نوکلئوتید وجود دارد که ترکیب و بار آنها مکمل نوکلئوتیدهای آنتی کدون مربوطه در tRNA هستند. بنابراین، آنزیم مولکول انتقال مورد نظر را تعیین می کند. خیلی کمتر، توالی نوکلئوتیدی ساقه پذیرنده به عنوان یک قطعه شناسایی عمل می کند.
