Μεταφορά RNA

ο Μεταφορά RNA είναι ένα RNA μικρής αλυσίδας, το οποίο αποτελείται από 70 έως 95 νουκλεοβάσεις και, σε δισδιάστατη άποψη, έχει μια δομή τύπου τριφυλλιού με 3 έως 4 βρόχους.

Για καθένα από τα 20 γνωστά πρωτεϊνογενή αμινοξέα υπάρχει τουλάχιστον 1 RNA μεταφοράς που μπορεί να προσλάβει το «αμινοξύ» του από το κυτοσόλιο και να το διαθέσει για τη βιοσύνθεση μιας πρωτεΐνης σε ένα ριβόσωμα του ενδοπλασμικού δικτύου.

Τι είναι το Transfer RNA;

Το RNA μεταφοράς, διεθνώς γνωστό ως tRNA συντομευμένο, αποτελείται από περίπου 75 έως 95 νουκλεοβάσεις και, κατά την δισδιάστατη κάτοψη, θυμίζει μια δομή τύπου τριφυλλιού με τρία αμετάβλητα και ένα μεταβλητό βρόχο και το στέλεχος δέκτη αμινοξέων.

Στην τρισδιάστατη τριτοταγή δομή, ένα μόριο tRNA μοιάζει περισσότερο με σχήμα L, με το κοντό πόδι να αντιστοιχεί στο στέλεχος του δέκτη και το μακρύ πόδι στον βρόχο αντικωδών. Εκτός από τους τέσσερις αμετάβλητους νουκλεοζίτες αδενοσίνη, ουριδίνη, κυτιδίνη και γουανοσίνη, οι οποίες σχηματίζουν επίσης τα βασικά δομικά στοιχεία του DNA και του RNA, μέρος του tRNA αποτελείται από συνολικά έξι τροποποιημένους νουκλεοζίτες που δεν αποτελούν μέρος του DNA και του RNA. Οι επιπρόσθετοι νουκλεοζίτες είναι η διυδροριδίνη, η ινοσίνη, η θειοουριδίνη, η ψευουριδίνη, η Ν4-ακετυλοκυτιδίνη και η ριβοθυμιδίνη.

Σε κάθε κλάδο του tRNA, οι συζευγμένες νουκλεοβάσεις σχηματίζονται με δίκλωνες τομές ανάλογες με το DNA. Κάθε tRNA μπορεί να προσλάβει μόνο μερικά από τα 20 γνωστά πρωτεϊνογενή αμινοξέα και να το μεταφέρει στο τραχύ ενδοπλασματικό πρόγραμμα για βιοσύνθεση και να το διαθέσει εκεί. Κατά συνέπεια, τουλάχιστον ένα εξειδικευμένο RNA μεταφοράς πρέπει να είναι διαθέσιμο για κάθε πρωτεϊνογενές αμινοξύ. Στην πραγματικότητα υπάρχουν περισσότερα από ένα tRNA διαθέσιμα για ορισμένα αμινοξέα.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Το κύριο καθήκον του RNA μεταφοράς είναι να επιτρέψει σε ένα συγκεκριμένο πρωτεϊνογόνο αμινοξύ από το κυτοσόλιο να αγκυροβολήσει στον δέκτη αμινοξέων του, να το μεταφέρει στο ενδοπλασματικό δίκτυο και να το συνδέσει εκεί μέσω ενός πεπτιδικού δεσμού στην καρβοξυ ομάδα του αμινοξέος που κατατέθηκε τελευταία, έτσι ώστε η πρωτεΐνη που σχηματίζεται επεκταθεί με ένα αμινοξύ.

Το επόμενο tRNA είναι στη συνέχεια έτοιμο και πάλι να αποθηκεύσει το «σωστό» αμινοξύ σύμφωνα με την κωδικοποίηση. Οι διαδικασίες πραγματοποιούνται με υψηλή ταχύτητα. Σε ευκαρυωτικά, συμπεριλαμβανομένων ανθρώπινων κυττάρων, οι αλυσίδες πολυπεπτιδίων επιμηκύνουν περίπου 2 αμινοξέα ανά δευτερόλεπτο κατά τη διάρκεια της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Το μέσο ποσοστό σφάλματος είναι περίπου ένα αμινοξύ ανά χίλια. Αυτό σημαίνει ότι περίπου κάθε χιλιοστό αμινοξύ ταξινομήθηκε λανθασμένα κατά τη σύνθεση πρωτεϊνών. Προφανώς, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, αυτό το ποσοστό σφάλματος έχει ισοπεδωθεί ως ο καλύτερος συμβιβασμός μεταξύ των απαραίτητων ενεργειακών δαπανών και των πιθανών αρνητικών επιπτώσεων σφάλματος.

Η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης λαμβάνει χώρα σε όλα σχεδόν τα κύτταρα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης και για την υποστήριξη του υπόλοιπου μεταβολισμού. Το tRNA μπορεί να εκπληρώσει το σημαντικό καθήκον και τη λειτουργία του επιλογής και μεταφοράς ορισμένων αμινοξέων εάν το mRNA (messenger RNA) έχει δημιουργήσει αντίγραφα των αντίστοιχων γονιδιακών τμημάτων του DNA. Κάθε αμινοξύ κωδικοποιείται ουσιαστικά από την αλληλουχία τριών νουκλεϊκών βάσεων, του κωδικονίου ή του τριπλού, έτσι ώστε οι τέσσερις πιθανές νουκλεϊκές βάσεις αριθμητικά 4 έως την ισχύ του 3 ισούται με 64 δυνατότητες. Ωστόσο, δεδομένου ότι υπάρχουν μόνο 20 πρωτεϊνογόνα αμινοξέα, ορισμένα τρίδυμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για έλεγχο ως κωδικόνια έναρξης ή λήξης. Επίσης, ορισμένα αμινοξέα κωδικοποιούνται από πολλά διαφορετικά τρίδυμα.

Αυτό έχει το πλεονέκτημα ότι επιτυγχάνεται μια ορισμένη ανοχή σφάλματος έναντι σημειακών μεταλλάξεων, είτε επειδή η εσφαλμένη αλληλουχία του κωδικονίου τυχαίνει να κωδικοποιεί το ίδιο αμινοξύ ή επειδή ένα αμινοξύ με παρόμοιες ιδιότητες ενσωματώνεται στην πρωτεΐνη, έτσι ώστε σε πολλές περιπτώσεις η πρωτεΐνη που συντίθεται είναι τελικά απαλλαγμένη από σφάλματα ή η λειτουργικότητά του είναι λίγο περιορισμένη.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Τα RNA μεταφοράς υπάρχουν σε σχεδόν όλα τα κύτταρα σε διαφορετικές ποσότητες και διαφορετικές συνθέσεις. Κωδικοποιούνται όπως και άλλες πρωτεΐνες. Διαφορετικά γονίδια είναι υπεύθυνα για τα σχεδιαγράμματα των μεμονωμένων tRNA. Τα υπεύθυνα γονίδια μεταγράφονται στον πυρήνα των κυττάρων στο καρρύπλασμα, όπου οι λεγόμενοι πρόδρομοι ή προ-tRNA συντίθενται επίσης προτού μεταφερθούν μέσω της πυρηνικής μεμβράνης στο κυτοσόλιο.

Μόνο στο κυτοσόλιο του κυττάρου βρίσκονται τα προ-tRNAs, με τη σύνδεση των λεγόμενων ιντρονίων, βασικών αλληλουχιών που δεν έχουν καμία λειτουργία στα γονίδια και μεταφέρονται μόνο, αλλά μεταγράφονται ούτως ή άλλως. Μετά από περαιτέρω στάδια ενεργοποίησης, το tRNA είναι διαθέσιμο για τη μεταφορά ενός συγκεκριμένου αμινοξέος. Τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν έναν ειδικό ρόλο επειδή έχουν το δικό τους RNA, το οποίο περιέχει επίσης γονίδια που ορίζουν γενετικά τα tRNA για τις δικές τους ανάγκες. Τα μιτοχονδριακά tRNA συντίθενται ενδομιτοχονδριακά.

Λόγω της σχεδόν καθολικής συμμετοχής διαφορετικών RNA μεταφοράς στη σύνθεση πρωτεϊνών και λόγω της ταχείας μετατροπής τους, δεν μπορούν να δοθούν βέλτιστες τιμές συγκέντρωσης ή τιμές αναφοράς με ανώτερα και κατώτερα όρια. Η διαθεσιμότητα των αντίστοιχων αμινοξέων στο κυτοσόλιο και σε άλλα ένζυμα που είναι ικανά να ενεργοποιήσουν τα tRNAs είναι σημαντική για τη λειτουργία των tRNAs.

Ασθένειες & Διαταραχές

Οι μεγαλύτεροι κίνδυνοι για τη διακοπή της λειτουργίας του RNA μεταφοράς έγκειται στην έλλειψη παροχής αμινοξέων, ειδικά στην έλλειψη βασικών αμινοξέων, τα οποία ο οργανισμός δεν μπορεί να αντισταθμίσει με άλλα αμινοξέα ή με άλλες ουσίες.

Όσον αφορά τις πραγματικές διαταραχές στη λειτουργία των tRNA, ο μεγαλύτερος κίνδυνος έγκειται στις μεταλλάξεις γονιδίων, οι οποίες παρεμβαίνουν σε ορισμένα σημεία στην επεξεργασία του RNA μεταφοράς και, στη χειρότερη περίπτωση, οδηγούν σε λειτουργική αποτυχία του αντίστοιχου μορίου tRNA. Η θαλασσαιμία, μια αναιμία που εντοπίζεται σε μια γονιδιακή μετάλλαξη στο ιντρόνιο 1, χρησιμεύει ως παράδειγμα. Μια γονιδιακή μετάλλαξη στο γονίδιο που κωδικοποιεί το ιντρόνιο 2 οδηγεί επίσης στο ίδιο σύμπτωμα. Ως αποτέλεσμα, η σύνθεση αιμοσφαιρίνης περιορίζεται σοβαρά στα ερυθροκύτταρα, έτσι ώστε να υπάρχει ανεπαρκής παροχή οξυγόνου.