Přenos RNA

Přenos RNA je RNA s krátkým řetězcem, která se skládá ze 70 až 95 nukleobáz a ve dvourozměrném pohledu má strukturu podobnou jetelům se 3 až 4 smyčkami.

Pro každou z 20 známých proteinogenních aminokyselin existuje alespoň 1 přenosová RNA, která může absorbovat „svou“ aminokyselinu z cytosolu a zpřístupnit ji pro biosyntézu proteinu na ribosomu endoplazmatického retikula.

Co je přenosová RNA?

Přenosová RNA, mezinárodně známá jako tRNA zkráceně, sestává z přibližně 75 až 95 nukleobáz a ve dvourozměrném pohledu shora připomíná strukturu podobnou jetelům se třemi pevnými a jednou variabilní smyčkou a stonkem akceptoru aminokyseliny.

V trojrozměrné terciární struktuře je tRNA molekula spíše jako L-tvar, s krátkou nohou odpovídající akceptorové stopce a dlouhou nohou antikodonové smyčce. Kromě čtyř nezměněných nukleosidů adenosinu, uridinu, cytidinu a guanosinu, které také tvoří základní stavební bloky DNA a RNA, tvoří část tRNA celkem šest modifikovaných nukleosidů, které nejsou součástí DNA a RNA. Dalšími nukleosidy jsou dihydrouridin, inosin, thiouridin, pseudouridin, N4-acetylcytidin a ribothymidin.

V každé větvi tRNA se tvoří konjugující nukleobázy s dvouřetězcovými řezy analogickými k DNA. Každá tRNA může přijmout pouze 20 známých proteinogenních aminokyselin a transportovat ji do hrubého endoplazmatického retikula pro biosyntézu a tam ji zpřístupnit. V souladu s tím musí být pro každou proteinogenní aminokyselinu k dispozici alespoň jedna specializovaná přenosová RNA. Ve skutečnosti je pro určité aminokyseliny k dispozici více než jedna tRNA.

Funkce, efekt a úkoly

Hlavním úkolem přenosové RNA je umožnit specifické proteinogenní aminokyselině z cytosolu, aby se ukotvila na svém aminokyselinovém akceptoru, transportovala ji do endoplazmatického retikula a připojila se tam prostřednictvím peptidové vazby k karboxylové skupině poslední připojené aminokyseliny, aby se mohl navázat vytvořený protein. rozšířena o jednu aminokyselinu.

Další tRNA je poté opět připravena k uložení „správné“ aminokyseliny podle kódování. Procesy probíhají vysokou rychlostí. V eukaryotech, včetně lidských buněk, se polypeptidové řetězce během syntézy proteinu prodlužují přibližně o 2 aminokyseliny za sekundu. Průměrná míra chyb je kolem jedné aminokyseliny na tisíc. To znamená, že během syntézy proteinu bylo nesprávně tříděno přibližně každá tisícina aminokyseliny. V průběhu vývoje se tato míra chyb zjevně snížila jako nejlepší kompromis mezi nezbytným výdajem energie a možnými negativními dopady chyb.

Proces syntézy bílkovin probíhá téměř ve všech buňkách během růstu a na podporu zbytku metabolismu. TRNA může plnit svůj důležitý úkol a funkci výběru a transportu určitých aminokyselin, pokud mRNA (messenger RNA) vytvořila kopie odpovídajících genových segmentů DNA. Každá aminokyselina je v zásadě kódována sekvencí tří nukleových bází, kodonu nebo tripletu, takže čtyři možné nukleové báze aritmeticky 4 do síly 3 se rovná 64 možnostem. Protože však existuje pouze 20 proteinogenních aminokyselin, lze pro kontrolu použít jako startovací nebo koncový kodon některé trojice. Některé aminokyseliny jsou také kódovány několika různými triplety.

To má výhodu v tom, že je dosaženo určité tolerance vůči chybám bodových mutací, protože buď dojde k nesprávné sekvenci kodonu, která kóduje stejnou aminokyselinu, nebo proto, že aminokyselina s podobnými vlastnostmi je začleněna do proteinu, takže v mnoha případech je syntetizovaný protein nakonec bez chyb nebo jeho funkčnost je jen trochu omezená.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Přenosové RNA jsou přítomny téměř ve všech buňkách v různých množstvích a různých složeních. Jsou kódovány jako jiné proteiny. Různé plány jsou zodpovědné za plány jednotlivých tRNA. Odpovědné geny jsou transkribovány v buněčném jádru v kryoplazmě, kde jsou také syntetizovány tzv. Prekurzory nebo pre-tRNA, než jsou transportovány jadernou membránou do cytosolu.

Pouze v cytosolu buňky jsou pre-tRNA, sestřihnutím takzvaných intronů, základní sekvence, které nemají žádnou funkci na genech a jsou přenášeny pouze spolu, ale přesto jsou transkribovány. Po dalších aktivačních krocích je tRNA k dispozici pro transport určité aminokyseliny. Mitochondrie hrají zvláštní roli, protože mají svou vlastní RNA, která také obsahuje geny, které geneticky definují tRNA pro jejich vlastní účely. Mitochondriální tRNA jsou syntetizovány intramitochondriálně.

Kvůli téměř univerzální účasti různých přenosových RNA na syntéze proteinů a kvůli jejich rychlým převodům nelze stanovit optimální hodnoty koncentrace ani referenční hodnoty s horní a dolní mezí. Dostupnost odpovídajících aminokyselin v cytosolu a dalších enzymech, které jsou schopné aktivovat tRNA, je důležitá pro funkci tRNA.

Nemoci a poruchy

Největší nebezpečí narušení funkce přenosové RNA spočívá v nedostatečném zásobování aminokyselinami, zejména v nedostatku esenciálních aminokyselin, které tělo nemůže kompenzovat jinými aminokyselinami nebo jinými látkami.

Pokud jde o skutečné poruchy ve funkci tRNA, největší nebezpečí spočívá v genových mutacích, které zasahují v určitých bodech do zpracování přenosové RNA a v nejhorším případě vedou k funkčnímu selhání odpovídající molekuly tRNA. Jako příklad slouží Thalassemia, anémie, která je přisuzována genové mutaci v intronu 1. Genová mutace v genu, který kóduje intron 2, také vede ke stejnému příznaku. V důsledku toho je syntéza hemoglobinu v erytrocytech přísně omezena, takže dochází k nedostatečnému přívodu kyslíku.