השלב השני ביישום המידע הגנטי הוא סינתזה של מולקולת חלבון המבוססת על RNA שליח (תרגום). עם זאת, בניגוד לתעתוק, לא ניתן לתרגם רצף נוקלאוטידים ישירות לחומצת אמינו, מכיוון שלתרכובות אלו יש אופי כימי שונה. לכן, תרגום מצריך מתווך בצורת טרנספר RNA (tRNA), שתפקידו לתרגם את הקוד הגנטי ל"שפה" של חומצות אמינו.
מאפיינים כלליים של העברה RNA
Transport RNAs או tRNAs הם מולקולות קטנות המספקות חומצות אמינו לאתר של סינתזת חלבון (לריבוזומים). הכמות של חומצה ריבונוקלאית מסוג זה בתא היא כ-10% ממאגר ה-RNA הכולל.
כמו סוגים אחרים של חומצות ריבונוקלאיות, tRNA מורכב משרשרת של טריפוספטים ריבונוקלאוזידים. אורךלרצף הנוקלאוטידים יש 70-90 יחידות, וכ-10% מהרכב המולקולה נופל על רכיבים מינוריים.
בשל העובדה שלכל חומצת אמינו יש נשא משלה בצורה של tRNA, התא מסנתז מספר רב של זנים של מולקולה זו. בהתאם לסוג האורגניזם החי, אינדיקטור זה משתנה בין 80 ל-100.
פונקציות של tRNA
Transfer RNA הוא הספק של המצע לסינתזת חלבון המתרחשת בריבוזומים. בשל היכולת הייחודית להיקשר הן לחומצות אמינו והן לרצף התבנית, tRNA פועל כמתאם סמנטי בהעברת מידע גנטי מצורת RNA לצורת חלבון. האינטראקציה של מתווך כזה עם מטריצת קידוד, כמו בתעתיק, מבוססת על עקרון ההשלמה של בסיסים חנקניים.
תפקידו העיקרי של tRNA הוא לקבל יחידות חומצות אמינו ולהעביר אותן למנגנון של סינתזת חלבון. מאחורי התהליך הטכני הזה עומדת משמעות ביולוגית עצומה – יישום הקוד הגנטי. היישום של תהליך זה מבוסס על התכונות הבאות:
- כל חומצות האמינו מקודדות על ידי שלישיות של נוקלאוטידים;
- לכל שלישייה (או קודון) יש אנטיקודון שהוא חלק מה-tRNA;
- כל tRNA יכול להיקשר רק לחומצת אמינו ספציפית.
לכן, רצף חומצות האמינו של חלבון נקבע לפי אילו tRNAs ובאיזה סדר יתקשרו באופן משלים עם RNA שליח בתהליךשידורים. הדבר אפשרי בשל נוכחותם של מרכזים פונקציונליים ב-Transfer RNA, שאחד מהם אחראי על התקשרות סלקטיבית של חומצת אמינו, והשני לקישור לקודון. לכן, הפונקציות והמבנה של tRNA קשורים זה בזה.
מבנה של העברה RNA
TRNA ייחודי בכך שהמבנה המולקולרי שלו אינו ליניארי. הוא כולל מקטעים דו-גדיליים סלילניים, הנקראים גבעולים, ו-3 לולאות חד-גדיליות. בצורתו, המבנה הזה דומה לעלה תלתן.
הגבעולים הבאים מובחנים במבנה ה-tRNA:
- acceptor;
- anticodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- Additional.
גבעולים של סליל כפול מכילים 5 עד 7 זוגות ווטסון-קריקסון. בקצה גזע המקובל יש שרשרת קטנה של נוקלאוטידים לא מזווגים, ש-3-הידרוקסיל שבהם הוא אתר ההתקשרות של מולקולת חומצת האמינו המתאימה.
האזור המבני לחיבור עם mRNA הוא אחת מלולאות ה-tRNA. הוא מכיל אנטיקודון משלים לטריפלט החושים ב-RNA שליח. האנטיקודון והקצה המקבל הם המספקים את פונקציית המתאם של tRNA.
מבנה שלישוני של מולקולה
"עלה תלתן" הוא מבנה משני של tRNA, עם זאת, עקב קיפול, המולקולה מקבלת מבנה בצורת L, המוחזק יחד על ידי קשרי מימן נוספים.
צורת L הוא המבנה השלישוני של tRNA ומורכב משניים למעשהסלילי A-RNA מאונכים באורך של 7 ננומטר ועובי של 2 ננומטר. לצורה זו של המולקולה יש רק 2 קצוות, שלאחד מהם יש אנטיקודון, ולשני יש מרכז מקבל.
תכונות של קשירת tRNA לחומצת אמינו
הפעלת חומצות אמינו (התקשרותן להעברת RNA) מתבצעת על ידי סינתטאז של aminoacyl-tRNA. אנזים זה מבצע בו זמנית 2 פונקציות חשובות:
- מזרז היווצרות של קשר קוולנטי בין קבוצת 3`-הידרוקסיל של גזע המקובל לחומצת האמינו;
- מספק את העיקרון של התאמה סלקטיבית.
לכל אחת מ-20 חומצות האמינו יש סינתזה aminoacyl-tRNA משלה. זה יכול לקיים אינטראקציה רק עם הסוג המתאים של מולקולת התחבורה. המשמעות היא שהאנטיקודון של האחרון חייב להיות משלים לטריפלט המקודד לחומצת אמינו מסוימת זו. לדוגמה, לאוצין סינתטאז ייקשר רק ל-tRNA המיועד לאוצין.
יש שלושה כיסים קושרי נוקלאוטידים במולקולת aminoacyl-tRNA synthetase, שהקונפורמציה והמטען שלהן משלימים לנוקלאוטידים של האנטיקודון המקביל ב-tRNA. לפיכך, האנזים קובע את מולקולת התחבורה הרצויה. לעתים רחוקות יותר, רצף הנוקלאוטידים של גזע המקבל משמש כשבר זיהוי.
