Geneetilise informatsiooni rakendamise teine samm on valgu molekuli süntees, mis põhineb messenger-RNA-l (tõlge). Kuid erinev alt transkriptsioonist ei saa nukleotiidjärjestust otse aminohappeks tõlkida, kuna neil ühenditel on erinev keemiline olemus. Seetõttu on translatsiooniks vaja vahendajat ülekande-RNA (tRNA) kujul, mille ülesanne on tõlkida geneetiline kood aminohapete "keelde".
RNA ülekande üldised omadused
Transport RNA-d ehk tRNA-d on väikesed molekulid, mis toimetavad aminohapped valgusünteesi kohta (ribosoomidesse). Seda tüüpi ribonukleiinhappe kogus rakus on ligikaudu 10% kogu RNA kogust.
Nagu muud tüüpi ribonukleiinhapped, koosneb tRNA ribonukleosiidtrifosfaatide ahelast. Pikkusnukleotiidjärjestuses on 70–90 ühikut ja umbes 10% molekuli koostisest langeb väiksematele komponentidele.
Tänu asjaolule, et igal aminohappel on oma kandja tRNA kujul, sünteesib rakk paljusid selle molekuli variante. Olenev alt elusorganismi tüübist varieerub see näitaja vahemikus 80 kuni 100.
tRNA funktsioonid
Transfer RNA on ribosoomides esineva valgusünteesi substraadi tarnija. Tänu ainulaadsele võimele seonduda nii aminohapete kui ka matriitsi järjestusega, toimib tRNA semantilise adapterina geneetilise teabe ülekandmisel RNA vormist valgu vormi. Sellise vahendaja interaktsioon kodeeriva maatriksiga, nagu ka transkriptsioonis, põhineb lämmastikualuste komplementaarsuse põhimõttel.
tRNA põhiülesanne on vastu võtta aminohappeühikuid ja transportida need valgusünteesi aparatuuri. Selle tehnilise protsessi taga on tohutu bioloogiline tähendus – geneetilise koodi rakendamine. Selle protsessi rakendamine põhineb järgmistel funktsioonidel:
- kõiki aminohappeid kodeerivad nukleotiidide kolmikud;
- iga tripleti (või koodoni) jaoks on antikoodon, mis on osa tRNA-st;
- iga tRNA saab seostuda ainult kindla aminohappega.
Seega määratakse valgu aminohappejärjestus selle järgi, millised tRNA-d ja millises järjekorras interakteeruvad protsessis täiendav alt messenger-RNA-gasaateid. See on võimalik tänu funktsionaalsete keskuste olemasolule ülekande-RNA-s, millest üks vastutab aminohappe selektiivse kinnitumise eest ja teine koodoniga seondumise eest. Seetõttu on tRNA funktsioonid ja struktuur omavahel tihed alt seotud.
RNA ülekande struktuur
TRNA on ainulaadne selle poolest, et selle molekulaarstruktuur ei ole lineaarne. See sisaldab spiraalseid kaheahelalisi sektsioone, mida nimetatakse varteks, ja 3 üheahelalist silmust. Kujult meenutab see konformatsioon ristikulehte.
tRNA struktuuris eristatakse järgmisi tüvesid:
- vastuvõtja;
- antikoodon;
- dihüdrouridüül;
- pseudouridüül;
- lisa.
Topeltspiraali varred sisaldavad 5–7 Watson-Cricksoni paari. Aktseptori varre lõpus on väike paardumata nukleotiidide ahel, mille 3-hüdroksüül on vastava aminohappe molekuli kinnituskoht.
MRNA-ga ühendamise struktuurne piirkond on üks tRNA ahelatest. See sisaldab antikoodonit, mis on komplementaarne messenger-RNA sense-tripletiga. See on antikoodon ja aktsepteeriv ots, mis tagavad tRNA adapterfunktsiooni.
Molekuli tertsiaarne struktuur
"Cloverleaf" on tRNA sekundaarne struktuur, kuid voltimise tõttu omandab molekul L-kujulise konformatsiooni, mida hoiavad koos täiendavad vesiniksidemed.
L-vorm on tRNA tertsiaarne struktuur ja koosneb praktiliselt kahestristi asetsevad A-RNA heliksid pikkusega 7 nm ja paksusega 2 nm. Sellel molekulivormil on ainult 2 otsa, millest ühel on antikoodon ja teisel aktseptori kese.
TRNA aminohappega seondumise omadused
Aminohapete aktiveerimine (nende kinnitumine RNA ülekandega) toimub aminoatsüül-tRNA süntetaasiga. See ensüüm täidab samaaegselt kahte olulist funktsiooni:
- katalüüsib kovalentse sideme teket aktseptori tüve 3`-hüdroksüülrühma ja aminohappe vahel;
- pakkub valikulise sobitamise põhimõtet.
Igal 20 aminohappest on oma aminoatsüül-tRNA süntetaas. See saab suhelda ainult sobivat tüüpi transpordimolekulidega. See tähendab, et viimase antikoodon peab olema komplementaarne seda konkreetset aminohapet kodeeriva tripletiga. Näiteks leutsiini süntetaas seondub ainult leutsiini jaoks mõeldud tRNA-ga.
Aminotsüül-tRNA süntetaasi molekulis on kolm nukleotiidi siduvat taskut, mille konformatsioon ja laeng on komplementaarsed tRNA vastava antikoodoni nukleotiididega. Seega määrab ensüüm soovitud transpordimolekuli. Palju harvemini toimib aktseptori tüve nukleotiidjärjestus äratundmisfragmendina.
