Ribonukleiinihappo siirto , tai siirto-RNA: t ja tRNA: ita ovat lyhyitä RNA , pitkä ja 70-80 nukleotidia , mukana synteesi proteiinien on solussa . Ne ovat keskeisiä välittäjiä geneettisen viestin käännöksessä ja geneettisen koodin lukemisessa . Ne toimittavat aminohapot on ribosomin , solujen kone vastaa kokoamiseen proteiinien sisältämän geneettisen informaation lähetti-RNA . Elävät solut sisältävät muutama kymmenen erilaista tRNA: ta, joista kukin on spesifinen jollekin aminohapolle. TRNA: t päättyvät 3'-puolelle vakio-vakio -CCA yksijuosteisella päässä. Aminohappo kiinnitetään jota esteri sidos on riboosi ja päätelaitteen adenosiini tämän pään.
TRNA: t ovat yksijuosteisia ribonukleiinihappojen , noin 70-80 nukleotidia pitkä, löytyy sytoplasmassa tai organellien ja elävien solujen . Ne ovat koodaamattomia RNA: ita , jotka on transkriptoitu genomissa koodatuista geeneistä . Ne taittuvat kokoon ottamaan monimutkaisen rakenteen, joka käsittää useita varsi-silmukoita, joiden toissijainen rakenne (2D) on järjestetty "apilanlehteen" . Kolmessa ulottuvuudessa tämä apilanlehti hyväksyy sitten (tRNA: n eri alueiden välisten vuorovaikutusten ja toissijaisten rakenteiden asettamien rajoitusten vuoksi) L-muodon .
TRNA: t muodostuvat siten viidestä alueesta:
Niiden tehtävänä solussa on varmistaa messenger-RNA: n kantaman geneettisen tiedon ja tämän lähettimen RNA: n (mRNA) koodaaman proteiinin sisältämien aminohappojen välinen vastaavuus . Ne ovat keskeisiä toimijoita geneettisen koodin kääntämisessä .
TRNA: t sisältävät yhden 20 aminohaposta, jotka ovat kiinnittyneet esterisidoksella niiden 3'-OH-päähän (p kuviossa 1) ja kuljettavat tämän ribosomiin. Kun ne ovat siten aminohapon kantajia, niiden sanotaan olevan aminoasyyli-tRNA: ita . Geneettisessä koodissa on 20 kanonista aminohappoa, ja iso-akseptorien tRNA: n perheitä on 20 (joilla on kyky hyväksyä sama aminohappo).
Molekyylin toisessa päässä sijaitsevassa silmukassa (a kuviossa 1) on aminohapolle spesifinen kolmen nukleotidin sekvenssi, jota kutsutaan antikodoniksi . Antikodoni muodostuu pariksi messenger-RNA: n kodonin kanssa, mikä varmistaa koodonin ja aminohapon vastaavuuden geneettisen koodin mukaisesti .
Solussa aminoasyloidut tRNA: t, toisin sanoen esteröity aminohappo niiden 3'-päässä ( aminoasyyli-tRNA ), yhdistyvät systemaattisesti kompleksissa pidennystekijään EF-Tu (bakteereissa) tai EF-1a (eukaryooteissa), itseensä monimutkainen GTP: n kanssa . Juuri tämä tRNA: EF: GTP-kompleksi, nimeltään kolmikompleksi, joka sitoutuu ribosomin A-kohtaan , muodostaa kodoni-antikodoni-vuorovaikutuksen mRNA: n kanssa. Ribosomi tarkistaa mRNA: n ja aminoasyyli-tRNA: n emäskomplementaarisuuden ja aloittaa sitten EF-Tu: han sitoutuneen GTP: n hydrolyysin. Kun tämä on tehty, ribosomi katalysoi proteiiniketjun pidentymistä synteesin aikana (transpeptidointireaktio) ja etenee yli messenger-RNA: n. Käytetty tRNA jättää deasyloituneen ribosomin (3'-OH-päässä) vapaaseen tilaan.
Sitten se ladataan spesifisellä entsyymillä , jota kutsutaan aminoasyyli-tRNA-syntetaasiksi , joka katalysoi spesifisen aminohapon esteröintiä. Useimmissa elävissä lajeissa on yleensä 20 aminoasyyli-tRNA-syntetaasia, yksi kutakin aminohappoa kohden.
Sen lisäksi, että jotkut tRNA: t toimivat aminohappovektoreina proteiinitranslaatiomekanismissa, ne osallistuvat muihin biologisiin prosesseihin. Tietyt tRNA: t käytetään alukkeita käänteistranskriptaasien on retrovirusten tai retrotransposonien , aloittaa synteesin DNA-juosteen RNA-juosteen. HIV , AIDS- virus , jolloin kaappaa yksi tRNA: iden infektoidun solun, tRNA Lys 3 , ja käynnistää sen replikaation prosessi. Viruksen genomi sisältää itse asiassa alueen, joka on komplementaarinen tälle solun tRNA: lle.
Aminoasyloidut tRNA: t voivat myös osallistua tiettyihin sekundaarisen aineenvaihdunnan reaktioihin erityisten entsyymien, nimeltään aminoasyyli-tRNA-transferaasien, avulla, jotka katalysoivat esteröityjen aminohappojen siirtymisen proteiini- tai peptidiakteptoriin. Nämä reaktiot tapahtuvat ribosomista, mRNA: sta riippumatta ja ilman GTP-hydrolyysiä. Ne voivat olla proteiinien jälkitranskriptiomodifikaatioita tai muuten bioaktiivisten peptidien ei-ribosomaalista synteesiä .
Suurimmalla osalla tRNA: illa on kanoninen rakenne, joka on säilynyt kaikissa lajeissa. Ne taittuvat itseensä muodostaen molekyylinsisäiset nukleotidiparit , jolloin saadaan nelivarsi- tai käsivarren rakenne, jota kutsutaan "apilanlehdeksi" (kuva 1). Yläsauvaa, joka kantaa 5'- ja 3'-päitä, kutsutaan akseptorivarreksi , koska juuri tämä kuljettaa (hyväksyy) aminohappoa. Alempi tanko, lopetetaan silmukan antikodonin kutsutaan antikodonin varsi , kaksi muuta tangot kutsutaan T varsi ja D-varsi (kuvio 1), koska ne kuljettavat modifioidun ribonukleotidin, muut kuin A, G, C ja U: ribothymidine ( T) T-käsivarrelle ja dihydrouridiini (D) D-käsivarrelle.
Nämä neljä sauvaa taittuvat kolmessa mitassa muodostaen "L" -muotoisen rakenteen (kuvio 2). Tämä johtuu sauvojen kahdesta koaksiaalisesta pinoamisesta: T-varsi akseptorivarressa ja antikodonivarsi D-varressa. Tämä "L" -muotoinen rakenne vakautetaan vuorovaikutuksella T-silmukan ja silmukan välillä. jotka sisältävät modifioituja nukleotideja, jotka löytyvät konservoituneista useimmissa tRNA: ssa. 5'-päässä on vain yksi fosfaatti. 3'-päässä on neljä parittamatonta nukleotidia ja se päättyy aina trinukleotidi CCA: lla, jonka terminaalinen adenosiini sisältää OH- funktion, jossa aminohappo on esteröity.
TRNA: ille on tunnusomaista, että niiden rakenteessa on suuri määrä ei-kanonisia nukleotideja tai modifioituja nukleotideja. Nämä nukleotidimodifikaatiot: metylaatio , isomerointi , tioloituminen , pelkistys ... sisällytetään transkription jälkeen erikoistuneiden entsyymien avulla.
TRNA: ssa on kaksi pääluokkaa modifioituja nukleotideja: ne, jotka osallistuvat kolmiulotteisen rakenteen stabiloitumiseen, esimerkiksi ribotymidiini ja pseudouridiini T-silmukassa, ja ne, jotka sijaitsevat l-antikodonin silmukassa ja jotka ovat suoraan osallisena vuorovaikutuksessa mRNA: n kanssa ja kodonien, kuten inosiinin , 2-tiouridiinin tai niiden johdannaisten, lukemisessa .
Jotkut nukleotidin muutokset ovat hyvin yksinkertainen: lisäämällä metyyliryhmä (CH 3 ) ja toiset ovat hyvin monimutkaisia ja vaativat väliintuloa useita entsyymejä. Löydetään sekä riboosimodifikaatioita että emäsmuutoksia, joskus yhdessä. Kaiken kaikkiaan lähes sata erityyppistä modifioitua nukleotidia on kuvattu eri elävien lajien tRNA: issa.
TRNA: t syntetisoidaan transkriptiolla geeneistä, jotka sijaitsevat genomisessa ja mitokondrioiden DNA: ssa. In bakteerit , useita tRNA: t ovat usein löydetty ryhmitelty muodossa operonit , jotka transkriboidaan muodossa yhden prekursorin, joka sitten pilkotaan. In eukaryooteissa , tRNA: t ovat nimenomaan transkriptoidaan RNA polymeraasilla III.
Ensisijainen transkriptio käsitellään yleensä useilla entsyymeillä, jotka katkaisevat päät. Ribonukleaasi P erääntyvät 5 'päähän, ja useita ribonukleaasit ovat mukana kypsymisen 3' puolella. Sitten spesifinen entsyymi, tRNA-nukleotidyylitransferaasi tai "CCAse" puuttuu CCA-sekvenssiin päättyvän 3'-pään lisäämiseen tai korjaamiseen.
Sitten tRNA: t käyvät läpi useita vaiheita nukleotidimodifikaatioita ja mahdollisesti intronien silmukoitumista , joita joskus havaitaan tietyissä eukaryoottisissa tRNA: issa.
Translaatioprosessin aikana tRNA-antikodonin kolme emästä muodostavat parin mRNA-kodonin kanssa. Antikodonin ensimmäisen nukleotidin ja kodonin kolmannen nukleotidin välinen vuorovaikutus on usein ei-kanoninen pariliitos, jota kutsutaan heilutus- tai "heiluttavaksi" pariksi , joka eroaa klassisesta Watson-Crick-pariliitoksesta (AU tai GC). Tähän pariliitokseen liittyy joskus modifioitu tRNA: n nukleotidi.
Nämä huojuntaparit mahdollistavat geneettisen koodin kääntämiseen tarvittavien tRNA: iden määrän vähentämisen sallimalla erilaisten synonyymisten kodonien lukemisen yhdellä ja samalla tRNA: lla. Siten isoleusiinispesifisellä tRNA : lla hiirissä on IAU-antikodoni, jossa I on inosiini, joka voi muodostaa parin kolmen kodonin AUU, AUC ja AUA kanssa muodostaen IU-, IC- ja IA-parit.
Spesifisen aminohapon esteröinti tRNA: n 3'-OH-päässä on avainvaihe geneettisen koodin dekoodauksessa . Tätä vaihetta kutsutaan aminoasyloinniksi , ja kaikissa elävissä soluissa on noin kaksikymmentä entsyymiä , aminoasyyli-tRNA-syntetaaseja , joiden tehtävänä on katalysoida tämä vaihe.
Kukin näistä entsyymeistä on spesifinen tietylle aminohapolle ja tunnistaa vastaavat tRNA: t. Nämä entsyymit pystyvät erottamaan spesifiset tRNA: t sen aminohapon suhteen, tunnistamalla tietyt nukleotidimallit, usein itse antikodonissa, mutta joskus muilla tRNA: n alueilla. Tämä tunnistus on ratkaisevan tärkeää, koska ribosomitasolla ei tapahdu seuraavaa laadunvalvontaa: mikä tahansa virhe aminoasyloinnissa johtaa siten virheeseen geneettisen viestin dekoodauksessa.
Aminoasylointi käsittää kaksi vaihetta: aminohapon aktivointi adenylyloimalla ja esterisidoksen muodostuminen siirtohappo-RNA: n 3'-nukleotidin riboosin aminohapon ja 2'- tai 3'- hydroksyylin välille .
Ensimmäinen vaihe koostuu aminohapon nukleofiilisestä hyökkäyksestä ATP-molekyylille, jonka aminoasyyli-tRNA-syntetaasi tunnistaa. Tämän aminohapon happi rikkoo sidoksen ensimmäisen ja toisen välillä kolmesta ATP: n fosfaatista. Siten muodostuu uusi sidos, anhydridisidos , näin muodostetun aminohapon ja AMP: n (adenosiinimonofosfaatti) välille. Aminohappo aktivoituu siten aminoasyyliadenylaatin muodossa, joka pysyy sitoutuneena entsyymiin.
Toinen vaihe koostuu aktivoidun aminohapon siirtymisen katalyysistä tRNA: n terminaalisen riboosin 2'-OH: hon tai 3'-OH: hon. Käyttämällä aminoasyyliadenylaatin sisältämää energiaa siirto-RNA: n -OH-pää suorittaa nukleofiilisen hyökkäyksen aminohappoon. Siirto johtaa esterisidoksen syntymiseen, joka on edelleen runsaasti energiaa.
Näiden kahden vaiheen jälkeen siirto-RNA on valmis toimittamaan spesifisen aminohapponsa ribosomiin ja messenger-RNA: han.
TRNA: iden olemassaolon aminohappojen ja lähettimen RNA: n välisenä "sovittimena" oletti Francis Crick , ennen kuin Hoagland ja Zamecnick löysivät ne tosiasiallisesti vuonna 1958.
Francis Crick muotoili myös hypoteesin " huojunnan vuorovaikutuksesta " ( (en) heilahypoteesista ), joka antaa mahdollisuuden selittää se tosiasia, että tietty tRNA pystyy lukemaan useita synonyymejä kodoneja.