Prenos RNA

Prenos RNA je RNA s krátkym reťazcom, ktorá je zložená zo 70 až 95 nukleobáz a v dvojrozmernom pohľade má štruktúru podobnú ďateline s 3 až 4 slučkami.

Pre každú z 20 známych proteínogénnych aminokyselín existuje najmenej jedna transferová RNA, ktorá môže „cytosol“ absorbovať z cytosolu a sprístupniť ho na biosyntézu proteínu na ribozóme endoplazmatického retikula.

Čo je prenosová RNA?

Transferová RNA, medzinárodne známa ako tRNA Skrátená, pozostáva z približne 75 až 95 nukleobáz a v dvojrozmernom pôdorysnom pohľade pripomína štruktúru podobnú ďateline s tromi nemennými a jednou variabilnou slučkou a stopkou aminokyseliny.

V trojrozmernej terciárnej štruktúre je tRNA molekula skôr ako L-tvar, pričom krátka vetva zodpovedá akceptorovému kmeňu a dlhá vetva antikodónovej slučke. Okrem štyroch nezmenených nukleozidov, adenozínu, uridínu, cytidínu a guanozínu, ktoré tiež tvoria základné stavebné bloky DNA a RNA, pozostáva časť tRNA z celkom šiestich modifikovaných nukleozidov, ktoré nie sú súčasťou DNA a RNA. Ďalšími nukleozidmi sú dihydrouridín, inozín, tiouridín, pseudouridín, N4-acetylcytidín a ribothymidín.

V každej vetve tRNA sa tvoria konjugujúce nukleobázy s dvojreťazcovými rezmi analogickými k DNA. Každá tRNA môže prijať iba 20 známych proteínogénnych aminokyselín a preniesť ju do hrubého endoplazmatického retikula na biosyntézu a tam ju sprístupniť. Preto musí byť pre každú proteinogénnu aminokyselinu k dispozícii najmenej jedna špecializovaná transferová RNA. V skutočnosti je pre určité aminokyseliny k dispozícii viac ako jedna tRNA.

Funkcia, účinok a úlohy

Hlavnou úlohou transferovej RNA je umožniť špecifickej bielkovinovej aminokyseline z cytosolu ukotviť sa na jej aminokyselinovom akceptore, transportovať ju do endoplazmatického retikula a pripojiť ju tam prostredníctvom peptidovej väzby k karboxyskupine aminokyseliny, ktorá bola uložená ako posledná, aby sa mohol vytvoriť proteín, ktorý sa tvorí. rozšírená o jednu aminokyselinu.

Ďalšia tRNA je potom opäť pripravená na uloženie „správnej“ aminokyseliny podľa kódovania. Procesy prebiehajú vysokou rýchlosťou. V eukaryotoch, vrátane ľudských buniek, sa polypeptidové reťazce počas syntézy proteínov predlžujú približne o 2 aminokyseliny za sekundu. Priemerná miera chybovosti je približne jedna aminokyselina na tisíc. To znamená, že približne každá tisícina aminokyseliny bola počas syntézy proteínu nesprávne triedená. Je zrejmé, že v priebehu vývoja sa táto chybovosť ustálila ako najlepší kompromis medzi potrebným výdajom energie a možnými negatívnymi účinkami chýb.

Proces syntézy bielkovín prebieha takmer vo všetkých bunkách počas rastu a na podporu zvyšku metabolizmu. TRNA môže plniť svoju dôležitú úlohu a funkciu výberu a transportu určitých aminokyselín, iba ak mRNA (messenger RNA) vytvorila kópie zodpovedajúcich génových segmentov DNA. Každá aminokyselina je v zásade kódovaná sekvenciou troch nukleových báz, kodónu alebo tripletu, takže štyri možné nukleové bázy sú matematicky 4 až mocnina 3 rovná 64 možnostiam. Pretože však existuje iba 20 proteínogénnych aminokyselín, niektoré triplety sa môžu použiť na kontrolu ako počiatočné alebo konečné kodóny. Niektoré aminokyseliny sú tiež kódované niekoľkými rôznymi trojicami.

To má tú výhodu, že sa dosiahne určitá tolerancia chýb voči bodovým mutáciám, buď preto, že sa stane, že sa kóduje rovnaká aminokyselina v nesprávnej sekvencii kodónu, alebo preto, že sa do proteínu inkorporuje aminokyselina s podobnými vlastnosťami, takže v mnohých prípadoch je syntetizovaný proteín v konečnom dôsledku bez chýb. alebo jeho funkčnosť je trochu obmedzená.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Transferové RNA sú prítomné takmer vo všetkých bunkách v rôznych množstvách a rôznych zloženiach. Sú kódované ako iné proteíny. Rôzne gény sú zodpovedné za plány jednotlivých tRNA. Zodpovedajúce gény sa transkribujú v bunkovom jadre v kryoplazme, kde sa syntetizujú aj takzvané prekurzory alebo pre-tRNA skôr, ako sa transportujú cez jadrovú membránu do cytosolu.

Iba v cytosóle bunky sú pre-tRNA, keď zostrihajú tzv. Intróny, bázové sekvencie, ktoré nemajú žiadnu funkciu na génoch a sú prenášané iba spolu, ale sú rovnako transkribované. Po ďalších aktivačných krokoch je tRNA dostupná na transport určitej aminokyseliny. Mitochondrie zohrávajú špeciálnu úlohu, pretože majú svoju vlastnú RNA, ktorá tiež obsahuje gény, ktoré geneticky definujú tRNA pre svoje vlastné potreby. Mitochondriálne tRNA sú syntetizované intramitochondriálne.

Kvôli takmer univerzálnej účasti rôznych transferových RNA na syntéze proteínov a kvôli ich rýchlej premene nie je možné uviesť optimálne hodnoty koncentrácie ani referenčné hodnoty s hornou a dolnou hranicou. Dostupnosť zodpovedajúcich aminokyselín v cytozole a ďalších enzýmoch, ktoré sú schopné aktivovať tRNA, je dôležitá pre funkciu tRNA.

Choroby a poruchy

Najväčšie nebezpečenstvo narušenia funkcie prenosovej RNA spočíva v nedostatku dodávok aminokyselín, najmä v nedostatku esenciálnych aminokyselín, ktoré telo nemôže kompenzovať inými aminokyselinami alebo inými látkami.

Pokiaľ ide o skutočné narušenie funkcie tRNA, najväčšie nebezpečenstvo spočíva v génových mutáciách, ktoré zasahujú v určitých bodoch do spracovania transferovej RNA a v najhoršom prípade vedú k funkčnému zlyhaniu zodpovedajúcej molekuly tRNA. Ako príklad slúži thalassémia, anémia, ktorá je spätne sledovaná génovou mutáciou v intróne 1. Génová mutácia v géne, ktorý kóduje intrón 2, tiež vedie k rovnakému príznaku. V dôsledku toho je syntéza hemoglobínu v erytrocytoch prísne obmedzená, takže dochádza k nedostatočnému prísunu kyslíka.