Другим етапом реалізації генетичної інформації є синтез білкової молекули на основі матричної РНК (трансляція). Однак на відміну від транскрипції нуклеотидна послідовність не може бути переведена в аминокислотную безпосередньо, так як ці сполуки мають різну хімічну природу. Тому для здійснення трансляції потрібен посередник у вигляді транспортної РНК (тРНК), функція якого полягає в перекладі генетичного коду на мову амінокислот.
Загальна характеристика транспортної РНК
Транспортні РНК або тРНК – це невеликі молекули, які доставляють амінокислоти до місця синтезу білка (рибосоми). Кількість цього виду рибонуклеїнової кислоти в клітині становить приблизно 10 % від загального пулу РНК.
Як і інші різновиди рибонуклеїнових кислот, тРНК складається з ланцюжка рибонуклеозидтрифосфатов. Довжина нуклеотидної послідовності налічує 70-90 ланок, і близько 10 % складу молекули припадає на мінорні компоненти.
З-за того, що кожної амінокислоти відповідає свій переносник у вигляді тРНК, клітина синтезує велику кількість різновидів цієї молекули. В залежності від виду живого організму цей показник варіює від 80 до 100.
Функції тРНК
Транспортна РНК є постачальником субстрату для білкового синтезу, що відбувається в рибосомах. За рахунок унікальної здатності зв’язуватися і з амінокислотами, і з матричної послідовністю тРНК виконує функцію смислового адаптера при перекладі генетичної інформації з форми РНК у форму білка. Взаємодія такого посередника з кодує матрицею, як в транскрипції, засноване на принципі компліментарності азотистих підстав.
Головна функція тРНК полягає в акцептуванні амінокислотних ланок та їх транспортування в апарат білкового синтезу. За цим технічним процесом стоїть величезний біологічний сенс – реалізація генетичного коду. Здійснення цього процесу ґрунтується на таких особливостях:
- всі амінокислоти кодуються триплетами нуклеотидів;
- для кожного триплету (або кодона) існує антикодон, що входить до складу тРНК;
- кожна тРНК може зв’язатися тільки з певною амінокислотою.
Таким чином, амінокислотна послідовність білка визначається тим, які тРНК і в якому порядку будуть комплементарно взаємодіяти з матричної РНК в процесі трансляції. Це можливо завдяки наявності в транспортної РНК функціональних центрів, один з яких відповідає за виборче приєднання амінокислоти, а інший – за зв’язування з кодоном. Тому функції та структура тРНК тісно взаємопов’язані.
Будова транспортної РНК
Унікальність тРНК полягає в тому, що її молекулярна структура не лінійна. Вона включає в себе спіральні двуцепочечные ділянки, які називають стеблами, і 3 одноцепочечные петлі. За формою така конформація нагадує лист конюшини.
У структурі тРНК розрізняють такі стебла:
- акцепторний;
- антикодоновый;
- дигидроуридиловый;
- псевдоуридиловый;
- додатковий.
Подвійні спіралі стебел містять від 5 до 7 Уотсон-Криксоновских пар. На кінці акцепторної стебла розташована невелика ланцюжок неспарених нуклеотидів, 3-гідроксил якої є місцем прикріплення відповідної молекули амінокислоти.
Структурної областю для з’єднання з мРНК служить одна з петель тРНК. Вона містить антикодон, комплементарний смислового триплету в матричної РНК. Саме антикодон і акцептирующий кінець забезпечують адапторную функцію тРНК.
Третинна структура молекули
“Лист конюшини” є вторинною структурою тРНК, однак за рахунок фолдинга молекула набуває L-подібну конформацію, яка скріплюється додатковими водневими зв’язками.
L-форма являє собою третинну структуру тРНК і складається з двох практично перпендикулярних А-РНК спіралей, що мають довжину 7 нм і товщину 2 нм. Така форма молекули має всього 2 кінця, на одному з яких розташований антикодон, а на іншому – акцепторний центр.
Особливості зв’язування тРНК з амінокислотою
Активацію амінокислот (їх приєднання до транспортної РНК) здійснює аминоацил-тРНК-синтетаза. Цей фермент одночасно виконує 2 важливі функції:
- каталізує утворення ковалентного зв’язку між 3`-гідроксильної групою акцепторної стебла і амінокислотою;
- забезпечує принцип виборчого відповідності.
Для кожної з 20 амінокислот є своя аминоацил-тРНК-синтетаза. Вона може взаємодіяти тільки з відповідним видом транспортної молекули. Це означає, що антикодон останній повинен бути комплементарен триплету, кодирующему саме цю амінокислоту. Наприклад, синтетаза лейцину буде з’єднуватися тільки з назначеним для лейцину тРНК.
В молекулі аминоацил-тРНК-синтетази є три нуклеотид-зв’язуючих кишені, конформація і заряд яких комплементарны нуклеотидам відповідного антикодона в тРНК. Таким чином, фермент визначає потрібну транспортну молекулу. Набагато рідше фрагментом впізнання служить нуклеотидна послідовність акцепторної стебла.
