Втората стъпка в прилагането на генетична информация е синтезът на протеинова молекула на базата на информационна РНК (транслация). Въпреки това, за разлика от транскрипцията, нуклеотидна последователност не може да бъде преведена директно в аминокиселина, тъй като тези съединения имат различна химическа природа. Следователно, транслацията изисква посредник под формата на трансферна РНК (tRNA), чиято функция е да преведе генетичния код на „езика“на аминокиселините.
Общи характеристики на трансферната РНК
Транспортни РНК или тРНК са малки молекули, които доставят аминокиселини до мястото на протеиновия синтез (в рибозоми). Количеството на този тип рибонуклеинова киселина в клетката е приблизително 10% от общия пул РНК.
Като други видове рибонуклеинови киселини, tRNA се състои от верига рибонуклеозидни трифосфати. Дължинануклеотидната последователност има 70-90 единици и около 10% от състава на молекулата се пада на второстепенни компоненти.
Поради факта, че всяка аминокиселина има свой собствен носител под формата на tRNA, клетката синтезира голям брой разновидности на тази молекула. В зависимост от вида на живия организъм, този показател варира от 80 до 100.
Функции на tRNA
Трансферната РНК е доставчикът на субстрата за протеиновия синтез, който се случва в рибозомите. Поради уникалната способност да се свързва както с аминокиселините, така и с шаблонната последователност, tRNA действа като семантичен адаптер при трансфера на генетична информация от формата на РНК към формата на протеин. Взаимодействието на такъв посредник с кодираща матрица, както при транскрипцията, се основава на принципа на допълване на азотните бази.
Основната функция на tRNA е да приема аминокиселинни единици и да ги транспортира до апарата за протеинов синтез. Зад този технически процес се крие огромен биологичен смисъл - прилагането на генетичния код. Изпълнението на този процес се основава на следните характеристики:
- всички аминокиселини са кодирани от триплети нуклеотиди;
- за всеки триплет (или кодон) има антикодон, който е част от tRNA;
- всяка tRNA може да се свърже само с определена аминокиселина.
По този начин аминокиселинната последователност на протеина се определя от това кои tRNAs и в какъв ред ще взаимодействат допълнително с информационната РНК в процесапредавания. Това е възможно поради наличието на функционални центрове в трансферната РНК, единият от които е отговорен за селективното прикрепване на аминокиселина, а другият за свързването с кодон. Следователно функциите и структурата на tRNA са тясно взаимосвързани.
Структура на трансферната РНК
TRNA е уникална с това, че нейната молекулярна структура не е линейна. Той включва спираловидни двуверижни секции, които се наричат стъбла, и 3 едноверижни бримки. По форма тази форма наподобява лист от детелина.
Следните стъбла се разграничават в структурата на tRNA:
- приемател;
- антикодон;
- дихидроуридил;
- псевдоуридил;
- допълнително.
Стъбла с двойна спирала съдържат 5 до 7 двойки Watson-Crickson. В края на акцепторното стъбло има малка верига от несдвоени нуклеотиди, чийто 3-хидроксил е мястото на прикрепване на съответната молекула на аминокиселината.
Структурната област за свързване с иРНК е една от бримките на тРНК. Той съдържа антикодон, комплементарен на сетивния триплет в информационната РНК. Антикодонът и приемащият край осигуряват адаптерната функция на tRNA.
Третична структура на молекула
"Cloverleaf" е вторична структура на tRNA, но поради сгъване, молекулата придобива L-образна конформация, която се задържа заедно чрез допълнителни водородни връзки..
L-формата е третичната структура на tRNA и се състои от две практическиперпендикулярни A-RNA спирали с дължина 7 nm и дебелина 2 nm. Тази форма на молекулата има само 2 края, единият от които има антикодон, а другият има акцепторен център.
Характеристики на свързването на tRNA с аминокиселина
Активирането на аминокиселините (прикрепването им към трансферната РНК) се осъществява от аминоацил-тРНК синтетаза. Този ензим изпълнява едновременно 2 важни функции:
- катализира образуването на ковалентна връзка между 3`-хидроксилната група на акцепторния ствол и аминокиселината;
- осигурява принципа на селективно съвпадение.
Всяка от 20-те аминокиселини има своя собствена аминоацил-тРНК синтетаза. Той може да взаимодейства само с подходящия тип транспортна молекула. Това означава, че антикодонът на последния трябва да бъде комплементарен на триплета, кодиращ тази конкретна аминокиселина. Например, левцин синтетазата ще се свърже само с тРНК, предназначена за левцин.
В молекулата на аминоацил-тРНК синтетазата има три нуклеотид-свързващи джоба, чиято конформация и заряд са комплементарни на нуклеотидите на съответния антикодон в тРНК. Така ензимът определя желаната транспортна молекула. Много по-рядко нуклеотидната последователност на акцепторния ствол служи като фрагмент за разпознаване.
