tRNA คืออะไร?
ถ่ายโอน RNA, รู้จักกันทั่วไปว่า tRNA, มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์โปรตีนโดยการเชื่อม Codons ที่พบใน Messenger RNA (เอ็มอาร์เอ็นเอ) ด้วยกรดอะมิโนที่สอดคล้องกัน. โมเลกุล tRNA แต่ละโมเลกุลมีลูป anticodon ที่รับรู้ codons เฉพาะผ่านการจับคู่ฐาน.
สิ่งนี้ช่วยให้ tRNA สามารถส่งกรดอะมิโนที่ถูกต้องที่ระบุโดย mRNA codon ไปยังไรโบโซมสำหรับการประกอบโปรตีน. มีมากกว่า 500 ยีน tRNA ที่แตกต่างกันที่พบในจีโนมของมนุษย์ที่เข้ารหัส tRNAs ที่มีทั้งหมด 20 กรดอะมิโนมาตรฐาน. สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามี TRNA เพียงพอที่จะอำนวยความสะดวกในการแปลรหัสพันธุกรรมที่มีประสิทธิภาพ.
tRNA รับรู้ codons mRNA ได้อย่างไร?
กุญแจสำคัญในการทำงานของ tRNA นั้นอยู่ใน anticodon, ลำดับของนิวคลีโอไทด์สามตัวที่สร้างพันธะไฮโดรเจนด้วย codon mRNA เสริม. การจับคู่ฐานนี้เป็นไปตามกฎความสมบูรณ์ของวัตสัน-คริก, ที่ adenine (ก) คู่กับ uracil (ยู) และ cytosine (ค) คู่กับ guanine (ช).
tRNA ที่กำหนดมีกรดอะมิโนชนิดเดียวเพียงชนิดเดียว, กำหนดโดยลำดับ anticodon เฉพาะ. ตัวอย่างเช่น, tRNA ที่มี anticodon UAC จะรับรู้ codon aug และติดกรดอะมิโน methionine. การจับคู่ฐานที่แม่นยำนี้ช่วยให้ tRNA สามารถแปล codons อย่างซื่อสัตย์และรวบรวมลำดับโปรตีนที่ถูกต้อง.
การจับคู่โยกเยกคืออะไรและขยายรหัสพันธุกรรมอย่างไร?
tRNA บางตัวแสดงปรากฏการณ์ที่รู้จักกันในชื่อการจับคู่โยกเยก, ตำแหน่งที่สามของ anticodon สามารถสร้างคู่ฐานที่มีมากกว่าหนึ่งนิวคลีโอไทด์ใน codon. เช่น, guanine (ช) ในตำแหน่งที่สาม anticodon สามารถจับคู่กับ cytosine ทั้งสอง (ค) หรือ uracil (ยู) ใน codon mRNA.
ความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นนี้ที่ตำแหน่ง anticodon ที่สามช่วยให้ tRNA เดี่ยวสามารถรับรู้ codon หลายตัวที่ระบุกรดอะมิโนเดียวกัน. ผ่านการจับคู่โยกเยก, tRNA เดี่ยวสามารถผูกกับสอง codons ขึ้นไป. สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแปลโดยการประหยัดจำนวนโมเลกุล tRNA ที่แตกต่างที่จำเป็นในการแปลรหัสพันธุกรรม.
กรดอะมิโนติดอยู่กับ tRNA ได้อย่างไร?
aminoacyl-tRNA synthetases กระตุ้นการยึดติดของกรดอะมิโนเฉพาะเพื่อ cognate tRNA โมเลกุล. แต่ละ synthetase รับรู้เพียงหนึ่ง tRNA และกรดอะมิโนที่สอดคล้องกัน. ปฏิกิริยาจะถูกเติมเชื้อเพลิงโดยการไฮโดรไลซิ่ง ATP ไปยัง AMP และ pyrophosphate. แต่ละ synthetase มีองค์ประกอบโครงสร้างที่โดดเด่นและกระเป๋าที่มีผลผูกพันที่ปรับให้เหมาะกับการแยกแยะระหว่างคู่กรด tRNA-amino เป้าหมายอย่างแม่นยำและอื่น ๆ ทั้งหมด.
ความผิดพลาดเกิดขึ้นเป็นครั้งคราวระหว่างการแก้ไขกรดอะมิโนที่แนบมาไม่ถูกต้อง. ขั้นตอนการพิสูจน์อักษรเช่นการไฮโดรไลซิสของ tRNA ที่ไม่ถูกต้องป้องกันข้อผิดพลาดและตรวจสอบให้แน่ใจว่าการแปลความเที่ยงตรงสูงของรหัสพันธุกรรม.
โครงสร้างของโมเลกุล tRNA คืออะไร?
ลำดับหลักของ tNNA พับเป็นโครงสร้างสามมิติรูปตัว L ที่โดดเด่นโดยการจับคู่ฐานโมเลกุลในโมเลกุล. แขนข้างหนึ่งมีลูป anticodon ในขณะที่อีกด้านหนึ่งจุดยึดกรดอะมิโนที่ติดอยู่. trans transcripts ที่แตกต่างกันนำมาใช้โครงสร้างที่หลากหลายอย่างละเอียดเพื่อให้ aminoacyl-tRNA synthetases แยกแยะพวกเขาด้วยการเลือกที่ยอดเยี่ยม.
สถาปัตยกรรมที่แข็งแกร่ง แต่สามารถปรับได้นี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ TRNA เพื่อรับการชาร์จกรดอะมิโนและส่งไปยังไรโบโซม. การสร้างแบบจำลองโมเลกุลได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการจัดเรียงโครงสร้างใหม่ซึ่งอาจมาพร้อมกับการเปลี่ยนการทำงานของ tRNA ในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน.
tRNAs โต้ตอบกับไรโบโซมได้อย่างไร?
หลังจาก aminoacylation, TRNAs โต้ตอบกับ mRNA และไรโบโซมเพื่ออำนวยความสะดวกในการประกอบโปรตีน. ไรโบโซมมีสามไซต์ที่มีผลผูกพันสำหรับ tRNAs – ก, ไซต์ P และ E. TRNA ที่เรียกเก็บเงินเข้าสู่ไซต์ A และจับคู่กับ cognate codons. เร่งปฏิกิริยาโดยปัจจัยการยืดตัว, การก่อตัวของพันธะเปปไทด์เชื่อมโยงกรดอะมิโนที่เข้ามากับห่วงโซ่โพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโตตามด้วยการโยกย้ายของ tRNA ไปยังไซต์ P และ E.
TRNA ที่ว่างเปล่าออกจากไรโบโซมจากไซต์ E เพื่อชาร์จใหม่สำหรับการแปลรอบต่อไป. การเคลื่อนไหวที่ประสานกันอย่างแม่นยำของ mRNA, TRNAs และ ribosomal subunits ขับเคลื่อนโรงงานผลิตโปรตีน.
TRNAs มีการถอดความอย่างไร?
tRNAs ถูกถอดความจากยีนในนิวเคลียสโดย RNA polymerase III. ยีน tRNA มีภูมิภาคโปรโมเตอร์ภายในที่ได้รับการยอมรับโดย RNA polymerase III และปัจจัยการถอดรหัสอื่น ๆ. การถอดเสียงเริ่มต้นคือสารตั้งต้น tRNA ยาวที่มีลำดับเพิ่มเติมที่ต้องดำเนินการ.
สารตั้งต้นนี้ผ่าน 5′ การจับ, การประกบ intron, และ 3′ การเพิ่มรถพ่วง. เอนไซม์ทำการตัดอย่างแม่นยำเพื่อตัดลำดับขนาบข้างและ ligate exons, ออกจากโครงสร้างรอง cloverleaf ที่เป็นที่ยอมรับเท่านั้น.
เอนไซม์ดัดแปลงมีบทบาทอย่างไร?
หลังจากการถอดความและการประมวลผล, TRNAs ได้รับการดัดแปลงหลังการถอดความอย่างกว้างขวางเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ดัดแปลงต่างๆ. เกิน 100 พบการดัดแปลงที่แตกต่างกันใน tRNAs, ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่นิวคลีโอไทด์เฉพาะในก้าน anticodon และบริเวณลูป.
การปรับเปลี่ยนเสถียรภาพของโครงสร้างอย่างละเอียด, ความผูกพันที่มีผลผูกพัน, องค์ประกอบการรับรู้และสัญญาณการแปลโทรศัพท์มือถือ. พวกเขามีบทบาทสำคัญในการพิสูจน์อักษร, การป้องกันการเปลี่ยนกรอบและอำนวยความสะดวกในการสรรหาการยืดตัวในระหว่างการแปล.
tRNAs ถูกส่งไปยังไซโตพลาสซึมอย่างไร?
TRNAs ที่เพิ่งตั้งขึ้นใหม่จะถูกส่งออกจากนิวเคลียสไปยังไซโตพลาสซึมเพื่อใช้ในการแปล. การส่งออกได้รับการอำนวยความสะดวกโดยผู้ให้บริการและผู้ขนส่งเฉพาะ. ในยูคาริโอต, TRNAs จำนวนมากมีองค์ประกอบการขนส่งที่อนุญาตให้รับรู้โดย Exportin-T และการเคลื่อนไหวผ่านคอมเพล็กซ์รูขุมขนนิวเคลียร์. ปัจจัยการขนส่งพิเศษผูกมัดพร้อมกับ Ran-GTP เพื่อส่ง TRNAs ไปยังไซโตพลาสซึม. การนำเข้านิวเคลียร์ย้อนหลังของ TRNA ที่ผิดปกติให้จุดตรวจสอบคุณภาพ.
วงจรชีวิตของ tRNA คืออะไร?
หลังจาก aminoacylation ในไซโตพลาสซึม, TRNAs เชื่อมโยงกับปัจจัยการยืดตัวชั่วคราวและรับสมัครกรดอะมิโนกับไรโบโซมสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน. การแปลแต่ละรอบนั้นมีการประเมินว่าจะมีส่วนร่วมมากกว่า 200 วัฏจักรปฏิกิริยาโดยโมเลกุล tRNA เดี่ยว.
เมื่อ tRNAs ได้รับการสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง, พวกเขาจะต้องรักษาโครงสร้างที่แม่นยำและต้านทานการย่อยสลาย. TRNA ที่ใช้แล้วจะถูกถอดออกจากไรโบโซมและได้รับการซ่อมแซม, การรีไซเคิลหรือการย่อยสลายขึ้นอยู่กับขอบเขตของความเสียหาย. การควบคุมคุณภาพช่วยให้มั่นใจได้ว่า TRNAs ที่สมบูรณ์และใช้งานได้อย่างสมบูรณ์รองรับการแปลรอบใหม่.
เหตุใดการทำความเข้าใจ tRNA จึงมีความสำคัญสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และสุขภาพของมนุษย์?
การทำความเข้าใจการทำงานที่สมบูรณ์ของ tRNA เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาความรู้ของเราเกี่ยวกับกระบวนการทางชีวภาพขั้นพื้นฐานและการพัฒนาการแทรกแซงการรักษาที่มีศักยภาพ. โดยการคลายกลไกที่โมเลกุล tRNA เข้าร่วมในการแปล, นักวิจัยสามารถได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสาเหตุพื้นฐานของความผิดปกติทางพันธุกรรม, มะเร็ง, และโรคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับข้อผิดพลาดในการสังเคราะห์โปรตีน.
นอกจากนี้, ความสามารถในการวิศวกรหรือปรับเปลี่ยนโมเลกุล tRNA ถือเป็นสัญญาสำหรับการใช้งานต่างๆ, เช่นการผลิตโปรตีน biotherapeutic ด้วยกรดอะมิโนที่ไม่ได้มาตรฐานหรือพัฒนาสารต้านจุลชีพใหม่ที่กำหนดเป้าหมายเครื่องจักรการแปลของสิ่งมีชีวิตที่ทำให้เกิดโรค.
สรุป
สรุปแล้ว, ในขณะที่ขนาดกะทัดรัด, TRNAs มีบทบาทหลายแง่มุมในการแสดงออกของยีน. การถอดความของพวกเขา, กำลังประมวลผล, การดัดแปลงและการกระจายภายในเซลล์เกี่ยวข้องกับอาร์เรย์ของเอนไซม์และตัวขนส่งที่ทำงานในการประสานงานที่สวยงาม. การฟื้นฟูอย่างต่อเนื่องมีความสำคัญต่อการรักษาความต้องการสูงของการสังเคราะห์โปรตีน. กฎระเบียบที่เข้มงวดในแต่ละขั้นตอนจะช่วยป้องกันความสมบูรณ์และความซื่อสัตย์ของรหัสพันธุกรรม. สระว่ายน้ำ tRNA ที่สมดุลเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตโปรตีนที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพในเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด.
