Bước thứ hai trong quá trình thực hiện thông tin di truyền là tổng hợp phân tử protein dựa trên RNA thông tin (dịch mã). Tuy nhiên, không giống như phiên mã, trình tự nucleotit không thể được dịch mã trực tiếp thành axit amin, vì các hợp chất này có bản chất hóa học khác nhau. Do đó, quá trình dịch mã đòi hỏi một chất trung gian dưới dạng ARN chuyển (tRNA), có chức năng là dịch mã di truyền thành "ngôn ngữ" của các axit amin.
Đặc điểm chung của RNA vận chuyển
RNA vận chuyển hay tRNA là các phân tử nhỏ cung cấp axit amin đến vị trí tổng hợp protein (vào ribosome). Số lượng loại axit ribonucleic này trong tế bào xấp xỉ 10% tổng số RNA.
Giống như các loại axit ribonucleic khác, tRNA bao gồm một chuỗi ribonucleoside triphosphat. Chiều dàitrình tự nucleotide có 70-90 đơn vị, và khoảng 10% thành phần của phân tử là các thành phần phụ.
Do mỗi axit amin có chất mang riêng ở dạng tRNA, tế bào tổng hợp một số lượng lớn các loại phân tử này. Tùy thuộc vào loại sinh vật sống, chỉ số này thay đổi từ 80 đến 100.
Chức năng của tRNA
RNA vận chuyển là nhà cung cấp chất nền cho quá trình tổng hợp protein xảy ra trong ribosome. Do khả năng độc đáo để liên kết với cả axit amin và trình tự khuôn mẫu, tRNA hoạt động như một bộ điều hợp ngữ nghĩa trong việc chuyển thông tin di truyền từ dạng RNA sang dạng protein. Sự tương tác của chất trung gian như vậy với ma trận mã hóa, như trong phiên mã, dựa trên nguyên tắc bổ sung của các bazơ nitơ.
Chức năng chính của tRNA là tiếp nhận các đơn vị axit amin và vận chuyển chúng đến bộ máy tổng hợp protein. Đằng sau quy trình kỹ thuật này là một ý nghĩa sinh học to lớn - việc thực hiện mã di truyền. Việc thực hiện quy trình này dựa trên các tính năng sau:
- tất cả các axit amin đều được mã hóa bởi bộ ba nucleotide;
- đối với mỗi bộ ba (hoặc codon) có một bộ ba đối mã là một phần của tRNA;
- mỗi tRNA chỉ có thể liên kết với một axit amin cụ thể.
Vì vậy, trình tự axit amin của protein được xác định bởi tRNA nào và theo thứ tự nào sẽ tương tác bổ sung với RNA thông tin trong quá trình nàychương trình phát sóng. Điều này có thể xảy ra do sự hiện diện của các trung tâm chức năng trong RNA vận chuyển, một trong số đó chịu trách nhiệm gắn có chọn lọc axit amin, và trung tâm còn lại liên kết với codon. Do đó, các chức năng và cấu trúc của tRNA có mối quan hệ chặt chẽ với nhau.
Cấu trúc của RNA vận chuyển
TRNA đặc biệt ở chỗ cấu trúc phân tử của nó không phải là tuyến tính. Nó bao gồm các phần sợi kép xoắn ốc, được gọi là thân và 3 vòng sợi đơn. Về hình dạng, hình dạng này giống như một chiếc lá cỏ ba lá.
Các thân sau được phân biệt trong cấu trúc tRNA:
- bộ nhận;
- antodon;
- dihydrouridyl;
- pseudouridyl;
- bổ sung.
Thân cây xoắn kép chứa 5 đến 7 cặp Watson-Crickson. Ở cuối gốc chất nhận là một chuỗi nhỏ gồm các nucleotide chưa ghép đôi, 3-hydroxyl của chúng là vị trí gắn của phân tử axit amin tương ứng.
Vùng cấu trúc để kết nối với mRNA là một trong những vòng lặp tRNA. Nó chứa một chất bổ sung đối với bộ ba cảm giác trong RNA thông tin. Chính phần đối mã và phần cuối chấp nhận cung cấp chức năng tiếp hợp của tRNA.
Cấu trúc bậc ba của phân tử
"Cloverleaf" là cấu trúc thứ cấp của tRNA, tuy nhiên, do quá trình gấp lại, phân tử có được cấu trúc hình chữ L, cấu trúc này được liên kết với nhau bằng các liên kết hydro bổ sung.
Dạng L là cấu trúc bậc ba của tRNA và thực tế bao gồm haixoắn A-RNA vuông góc có chiều dài 7 nm và dày 2 nm. Dạng phân tử này chỉ có 2 đầu, một trong số đó có đối mã và đầu kia có trung tâm tiếp nhận.
Đặc điểm của tRNA liên kết với axit amin
Kích hoạt các axit amin (sự gắn của chúng vào RNA vận chuyển) được thực hiện bởi aminoacyl-tRNA synthetase. Enzyme này thực hiện đồng thời 2 chức năng quan trọng:
- xúc tác sự hình thành liên kết cộng hóa trị giữa nhóm 3`-hydroxyl của gốc chất nhận và axit amin;
- cung cấp nguyên tắc kết hợp có chọn lọc.
Mỗi loại trong số 20 axit amin đều có men tổng hợp aminoacyl-tRNA riêng. Nó chỉ có thể tương tác với loại phân tử vận chuyển thích hợp. Điều này có nghĩa là bộ ba đối mã của bộ ba phải bổ sung cho bộ ba mã hóa axit amin cụ thể này. Ví dụ: leucine synthetase sẽ chỉ liên kết với tRNA dành cho leucine.
Có ba túi liên kết nucleotide trong phân tử aminoacyl-tRNA synthetase, cấu trúc và điện tích của chúng bổ sung cho các nucleotide của đối mã tương ứng trong tRNA. Do đó, enzym xác định phân tử vận chuyển mong muốn. Ít thường xuyên hơn, trình tự nucleotide của gốc chất nhận đóng vai trò như một đoạn nhận dạng.
