什麼是tRNA?

轉移RNA, 通常稱為tRNA, 通過在Messenger RNA中發現的橋接密碼子在蛋白質合成中起著至關重要的作用 (信使RNA) 及其相應的氨基酸. 每個tRNA分子都包含一個反密碼子循環，該循環通過鹼基配對識別特定密碼子.

這允許tRNA傳遞mRNA密碼子指定的正確氨基酸至蛋白質組件的核醣體. 結束了 500 在人類基因組中發現的不同的tRNA基因編碼攜帶所有的TRNA 20 標準氨基酸. 這樣可以確保有足夠的trna可用來促進遺傳密碼的有效翻譯.

tRNA如何識別mRNA密碼子?

tRNA功能的關鍵在於其反密碼子, 與互補mRNA密碼子形成氫鍵的三個核苷酸序列. 此基礎配對遵循沃森 - 克里克互補性規則, 腺嘌呤的地方 (A) 與尿嘧啶成對 (U) 和胞嘧啶 (C) 與鳥嘌呤對 (G).

給定的tRNA僅攜帶一種類型的氨基酸, 由其特異性反密碼序列確定. 例如, 帶有反密碼子UAC的tRNA將識別密碼子AUG並連接氨基酸蛋氨酸. 這種精確的基礎配對使TRNA忠實地翻譯密碼子並組裝正確的蛋白質序列.

什麼是擺動配對，它如何擴展遺傳代碼?

一些TRNA表現出一種稱為Wobble配對的現象, 抗密碼子的第三位置可以在密碼子中與多個核苷酸形成鹼基對. 例如, 鳥嘌呤 (G) 在反密碼子中，第三位置可以與任何一個胞嘧啶配對 (C) 或烏拉西爾 (U) 在mRNA密碼子中.

在第三反密碼子位置的這種靈活性提高，單個tRNA可以識別多個指定相同氨基酸的密碼子. 通過搖擺配對, 單個tRNA可以與兩個或多個密碼子結合. 通過節省翻譯遺傳密碼所需的不同tRNA分子的數量，這可以提高轉化效率.

氨基酸如何連接到TRNA?

氨基酰基-TRNA合成酶催化特異性氨基酸的附著在同源tRNA分子上. 每個合成酶僅識別一個tRNA及其相應的氨基酸. 該反應通過水解ATP為AMP和焦磷酸. 每種合成酶都具有獨特的結構元素和結合口袋，以精確區分其目標tRNA-氨基酸對和所有其他元素.

偶爾在編輯錯誤附著的氨基酸期間會出現錯誤. 校對步驟，例如對錯誤的TRNA的水解措施，可以防止錯誤，並確保遺傳密碼的高保真翻譯.

tRNA分子的結構是什麼?

tRNA的主要序列折疊成獨特的L形的三維結構，該結構穩定在細胞內鹼基對. 一隻手臂具有反登起環，另一端另一端錨定附著的氨基酸. 不同的tRNA轉錄本採用巧妙的變化結構，使氨基酰基-TRNA合成酶以精緻的選擇性來區分它們.

這種健壯但適應能力的結構完美地使trna經歷氨基酸充電並傳遞到核醣體. 分子建模為蛋白質合成過程中可能伴隨tRNA的功能過渡的結構重排提供了見解.

TRNA如何與核醣體相互作用?

氨基酰化後, TRNA與mRNA和核醣體相互作用以促進蛋白質組裝. 核醣體包含三個結合位點 – a, P和E網站. 帶電的TRNA輸入一個站點並與同源密碼子配對. 由伸長因子催化, 肽鍵的形成將傳入的氨基酸連接到生長的多肽鏈，然後將TRNA轉移到P和E位置.

空的TRNA從E站點退出核醣體，以重新照射以進行隨後的翻譯. 精確協調的mRNA運動, TRNA和核醣體亞基驅動蛋白質生產工廠.

trnas如何轉錄?

RNA聚合酶III從核中的基因中轉錄TRNA. tRNA基因包含由RNA聚合酶III識別的內部啟動子區域和其他轉錄因子. 最初的成績單是一個長的前體trNA，其中包含需要處理的額外序列.

這個先驅經歷5′ 上限, 內含子剪接, 和3′ 拖車增加. 酶進行精確切割以修剪側翼序列並結紮外顯子, 僅留下規範的三葉草二級結構.

修飾酶扮演什麼角色?

轉錄和處理後, TRNA經歷了廣泛的轉錄後修飾，由各種修飾酶催化. 超過 100 在TRNA中發現了不同的修改, 大多數發生在反密碼子莖和環區域中的特定核苷酸.

修改微調結構穩定性, 約束親和力, 識別元素和細胞定位信號. 他們在校對中起重要作用, 在翻譯過程中防止幀和促進伸長因子募集.

TRNA如何運輸到細胞質中?

新生的TRNA從細胞核出口到細胞質，用於翻譯. 出口由特定的載體和轉運蛋白促進. 在真核生物中, 許多TRNA都包含一個傳輸元件，該元件允許通過核孔複合物進行出口識別並移動. 專門的運輸因子與RAN GTP一起結合，將TRNA輸送到細胞質中，在那裡它們連接到氨基酰胺的池中. 異常TRNA的逆行核進口提供了質量控制檢查點.

TRNA的生命週期是什麼?

細胞質中的氨基酰化後, TRNA暫時與伸長因子相關，並募集氨基酸與核醣體合成核醣體. 每輪翻譯估計涉及 200 單個tRNA分子的反應性循環.

由於trnas不斷再生, 他們必須保持精確的結構並抵抗降解. 使用的trnas與核醣體分解並進行維修, 根據損害程度的恢復或退化的回收或退化. 質量控制可確保完整且功能齊全的TRNA支持新的翻譯回合.

為什麼了解tRNA對科學研究和人類健康很重要?

了解tRNA的完整工作對於促進我們對基本生物學過程的了解和發展潛在的治療干預措施至關重要. 通過闡明tRNA分子參與翻譯的機制, 研究人員可以深入了解遺傳疾病的根本原因, 癌症, 以及與蛋白質合成錯誤有關的其他疾病.

而且, 設計或修改tRNA分子的能力對各種應用有希望, 例如用非標準氨基酸產生生物治療蛋白或開發針對致病生物翻譯機械的新抗菌劑.

概括

綜上所述, 雖然大小緊湊, trnas在基因表達中起多面角色. 他們的轉錄, 加工, 修改和細胞內分佈涉及一系列以精緻協調為單位的酶和轉運蛋白. 連續再生對於維持蛋白質合成的高需求至關重要. 每個步驟的嚴格調節保護遺傳代碼的完整性和忠誠度. 平衡的tRNA池構成了所有活細胞中準確有效蛋白質產生的基礎.