Overfør RNA

De Overfør RNA er et kortkjedet RNA, som er sammensatt av 70 til 95 nukleobaser og, i todimensjonalt syn, har en kløverlignende struktur med 3 til 4 løkker.

For hver av de 20 kjente proteinogene aminosyrene er det minst 1 overførings-RNA som kan ta opp "dens" aminosyre fra cytosolen og gjøre den tilgjengelig for biosyntesen av et protein på en ribosom i endoplasmatisk retikulum.

Hva er Transfer RNA?

Overføringen RNA, internasjonalt kjent som tRNA forkortet, består av ca. 75 til 95 nukleobaser og minner i todimensjonalt planbilde om en kløverbladlignende struktur med tre faste og en variabel sløyfe og aminosyreakseptorstammen.

I den tredimensjonale tertiære strukturen er et tRNA-molekyl mer som en L-form, med det korte benet som tilsvarer akseptorstammen og det lange benet til antikodonsløyfen. I tillegg til de fire uendrede nukleosidene adenosin, uridin, cytidin og guanosin, som også utgjør de grunnleggende byggesteinene til DNA og RNA, består en del av tRNA av totalt seks modifiserte nukleosider som ikke er en del av DNA og RNA. De ytterligere nukleosidene er dihydrouridin, inosin, tiouridin, pseudouridin, N4-acetylcytidin og ribothymidin.

I hver gren av tRNA dannes konjugerende nukleobaser med dobbeltstrengede seksjoner analog med DNA. Hvert tRNA kan bare ta opp et visst av 20 kjente proteinogene aminosyrer og transportere det til det grove endoplasmatiske retikulumet for biosyntese og gjøre det tilgjengelig der. Følgelig må minst ett spesialisert overførings-RNA være tilgjengelig for hver proteinogen aminosyre. I virkeligheten er det mer enn ett tRNA tilgjengelig for visse aminosyrer.

Funksjon, effekt og oppgaver

Hovedoppgaven for overførings-RNA er å la en spesifikk proteinogen aminosyre fra cytosolen legge til på sin aminosyreacceptor, å transportere den til endoplasmatisk retikulum og å feste den der via en peptidbinding til karboksygruppen til aminosyren som ble avsatt sist, slik at proteinet som dannes utvidet med en aminosyre.

Neste tRNA er da klar igjen for å lagre den "riktige" aminosyren i henhold til kodingen. Prosessene foregår i høy hastighet. I eukaryoter, inkludert humane celler, forlenges polypeptidkjedene med rundt 2 aminosyrer per sekund under proteinsyntese. Den gjennomsnittlige feilraten er rundt en aminosyre per promille. Dette betyr at omtrent hver promille aminosyre ble sortert feil under proteinsyntese. Det er klart, i løpet av utviklingen har denne feilraten jevnet seg ut som det beste kompromisset mellom de nødvendige energiforbruket og mulige negative feileffekter.

Prosessen med proteinsyntese foregår i nesten alle celler under vekst og for å støtte resten av metabolismen. TRNA kan bare oppfylle sin viktige oppgave og funksjon med å velge og transportere visse aminosyrer hvis mRNA (messenger RNA) har laget kopier av de tilsvarende gensegmentene til DNA. Hver aminosyre er i utgangspunktet kodet av sekvensen til tre nukleiske baser, kodonet eller tripletten, slik at de fire mulige nukleiske baser aritmetisk 4 til kraften til 3 tilsvarer 64 muligheter. Siden det bare er 20 proteinogene aminosyrer, kan noen trillinger brukes til kontroll som start- eller sluttkodoner. Noen aminosyrer er også kodet av flere forskjellige trillinger.

Dette har fordelen at en viss feiltoleranse overfor punktmutasjoner oppnås fordi enten den feilaktige sekvensen til kodonet tilfeldigvis koder for den samme aminosyren, eller fordi en aminosyre med lignende egenskaper blir inkorporert i proteinet, slik at i mange tilfeller det syntetiserte proteinet til slutt er fri for feil eller funksjonaliteten er bare litt begrenset.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Overførings-RNA er til stede i nesten alle celler i forskjellige mengder og forskjellige sammensetninger. De er kodet som andre proteiner. Ulike gener er ansvarlige for blåkopier av de individuelle tRNA-ene. De ansvarlige genene blir transkribert i cellekjernen i caryoplasma, der de såkalte forløperne eller pre-tRNAene også blir syntetisert før de transporteres gjennom kjernemembranen inn i cytosolen.

Bare i cytosolen til cellen blir pre-tRNA-ene, ved å spleise av såkalte introner, basesekvenser som ikke har noen funksjon på genene og bare bæres med, men fremdeles blir transkribert. Etter ytterligere aktiveringstrinn er tRNA tilgjengelig for transport av en viss aminosyre. Mitokondriene spiller en spesiell rolle fordi de har sitt eget RNA, som også inneholder gener som genetisk definerer tRNAs for deres egne behov. De mitokondrielle tRNAene syntetiseres intramitokondrielt.

På grunn av den nesten universelle deltakelsen av forskjellige overførings-RNA i proteinsyntese og på grunn av deres raske omdannelse, kan ingen optimale konsentrasjonsverdier eller referanseverdier med øvre og nedre grenser gis. Tilgjengeligheten av korresponderende aminosyrer i cytosol og andre enzymer som er i stand til å aktivere tRNA er viktig for tRNA-funksjonene.

Sykdommer og lidelser

De største farene for en forstyrrelse av funksjonen til overførings-RNA ligger i en mangel på tilførsel av aminosyrer, spesielt mangel på essensielle aminosyrer, som kroppen ikke kan kompensere med andre aminosyrer eller med andre stoffer.

Når det gjelder reelle forstyrrelser i tRNA-funksjonene, ligger den største faren i genmutasjoner, som griper inn på bestemte punkter i behandlingen av overførings-RNA og i verste fall fører til en funksjonssvikt av det tilsvarende tRNA-molekyl. Thalassemia, en anemi som spores tilbake til en genmutasjon i intron 1, fungerer som et eksempel. En genmutasjon i genet som koder for intron 2 fører også til det samme symptomet. Som et resultat er hemoglobinsyntesen sterkt begrenset i erytrocyttene, slik at en utilstrekkelig tilførsel av oksygen forekommer.