Transfer-RNA is een RNA met een korte keten dat bestaat uit 70 tot 95 nucleïnezuren bases en heeft een klaverbladachtige structuur met 3 tot 4 lussen in het tweedimensionale aanzicht. Voor elk van de 20 bekende proteïnogene aminozuren, bestaat er tenminste 1 transfer-RNA dat ‘zijn’ aminozuur uit het cytosol kan opnemen en het beschikbaar kan maken voor de biosynthese van een proteïne in een ribosoom van het endoplasmatisch reticulum.
Wat is transfer-RNA?
Transfer RNA, internationaal afgekort als tRNA, bestaat uit ongeveer 75 tot 95 nucleïnezuur bases en, in tweedimensionaal bovenaanzicht, lijkt het op een klaverbladachtige structuur met drie niet-variabele lussen en één variabele lus, evenals de aminozuuracceptorstam. In de driedimensionale tertiaire structuur lijkt een tRNA-molecuul meer op een L-vorm, met de korte been overeenkomend met de acceptorstam en het lange been dat overeenkomt met de anticodonlus. Naast de vier ongemodificeerde nucleosiden adenosine, uridine, cytidine en guanosine, die ook de basisbouwstenen vormen van DNA en RNA, een deel van tRNA bestaat uit in totaal zes gemodificeerde nucleosiden die geen deel uitmaken van DNA en RNA. De aanvullende nucleosiden zijn dihydrouridine, inosine, thiouridine, pseudouridine, N4-acetylcytidine en ribothymidine. In elke tak van tRNA, conjugerende nucleïnezuur bases vorm met dubbelstrengs segmenten analoog aan DNA. Elk tRNA kan slechts een van de 20 bekende proteïnogene stoffen opnemen en transporteren aminozuren naar het ruwe endoplasmatisch reticulum voor biosynthese. Voor elk proteïnogeen aminozuur moet dus ten minste één gespecialiseerd transfer-RNA beschikbaar zijn. In werkelijkheid is er zeker meer dan één tRNA beschikbaar aminozuren.
Functie, actie en rollen
De belangrijkste functie van het transfer-RNA is om een specifiek proteïnogeen aminozuur uit het cytosol te laten aanmeren aan zijn aminozuuracceptor, het naar het endoplasmatisch reticulum te transporteren en daar te binden aan de carboxygroep van het laatste aminozuur dat via een peptidebinding, zodat het ontluikende eiwit met één aminozuur wordt verlengd. Het volgende tRNA is dan klaar om het "juiste" aminozuur volgens de codering aan te brengen. De processen verlopen met hoge snelheid. In eukaryoten, dwz ook menselijke cellen, worden de polypeptideketens ongeveer 2 aminozuren lang zuren per seconde tijdens eiwitsynthese. Het gemiddelde foutenpercentage is ongeveer één aminozuur per duizend. Dit betekent dat tijdens de eiwitsynthese ongeveer elk duizendste aminozuur verkeerd werd gesorteerd. Het is duidelijk dat dit foutenpercentage in de loop van de evolutie het beste compromis is geworden tussen het noodzakelijke energieverbruik en mogelijke negatieve fouteffecten. Het proces van eiwitsynthese vindt plaats in bijna alle cellen tijdens de groei en om andere metabolische functies te ondersteunen. Het tRNA kan alleen zijn belangrijke taak en functie vervullen, namelijk het selecteren en transporteren van bepaalde aminozuren zuren als het mRNA (boodschapper-RNA) kopieën heeft gemaakt van het overeenkomstige gen segmenten van het DNA. Elk aminozuur wordt in principe gecodeerd door de sequentie van drie nucleïnezuurbasen, het codon of triplet, zodat met de vier mogelijke nucleïnezuurbasen 4 tot de macht 3 rekenkundig gelijk is aan 64 mogelijkheden. Omdat er echter maar 20 proteïnogene aminozuren zijn zurenkunnen sommige tripletten worden gebruikt voor controle als begin- of eindcodons. Sommige aminozuren worden ook gecodeerd door verschillende tripletten. Dit heeft het voordeel dat het een zekere mate van fouttolerantie biedt voor puntmutaties, ofwel omdat de foutieve sequentie van het codon toevallig voor hetzelfde aminozuur codeert, ofwel omdat een aminozuur met vergelijkbare eigenschappen in het eiwit is opgenomen, zodat in veel gevallen het gesynthetiseerd eiwit is uiteindelijk foutloos of de functionaliteit is slechts enigszins beperkt.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Transfer-RNA's zijn in bijna alle cellen in verschillende hoeveelheden en samenstelling aanwezig. Ze zijn gecodeerd als andere eiwitten Verschillende genen zijn verantwoordelijk voor de blauwdrukken van de individuele tRNA's. De verantwoordelijke genen worden getranscribeerd in de kern in het karyoplasma, waar ook de zogenaamde precursors of pre-tRNA's worden gesynthetiseerd voordat ze over het kernmembraan naar het cytosol worden getransporteerd. Alleen in het cytosol van de cel worden de pre-tRNA's geactiveerd door het afsplitsen van zogenaamde introns, basesequenties die geen functie hebben op de genen en alleen worden meegesleept, maar toch getranscribeerd. Na verdere activeringsstappen is het tRNA beschikbaar voor het transport van een specifiek aminozuur. mitochondriën spelen een speciale rol omdat ze hun eigen RNA hebben, dat ook genen bevat die genetisch tRNA's definiëren voor hun eigen behoeften. Mitochondriale tRNA's worden intramitochondrisch gesynthetiseerd. Vanwege de bijna universele betrokkenheid van verschillende transfer-RNA's bij de eiwitsynthese en vanwege hun snelle conversies, niet optimaal concentratie waarden of referentiewaarden met boven- en ondergrenzen kunnen worden opgegeven. Belangrijk voor de functie van tRNA's is de beschikbaarheid van geschikte aminozuren in het cytosol en andere enzymen in staat om tRNA's te activeren.
Ziekten en aandoeningen
De belangrijkste bedreigingen voor het overbrengen van RNA-disfunctie zijn tekortkomingen in aminozuren, vooral tekortkomingen in essentiële aminozuren dat het lichaam niet kan compenseren met andere aminozuren of met andere stoffen. Met betrekking tot echte verstoringen in de functie van tRNA's schuilt het grootste gevaar gen mutaties die ingrijpen op specifieke punten in de verwerking van het transfer-RNA en, in het ergste geval, leiden tot een verlies van functie van het overeenkomstige tRNA-molecuul. Thalassemieeen bloedarmoede toegeschreven aan een gen mutatie in intron 1, dient als voorbeeld. Een genmutatie van het gen dat codeert voor intron 2 leidt ook tot hetzelfde symptoom. Als gevolg hiervan is er ernstig aangetast hemoglobine synthese in de erytrocyten, resulterend in onvoldoende zuurstof levering.
