Jaké jsou funkce mRNA a tRNA?

Ribonukleová kyselina (RNA) je chemická sloučenina, která existuje v buňkách a virech. V buňkách jej lze rozdělit do tří kategorií: Ribozomální (rRNA), Messenger (mRNA) a Přenos (tRNA). Zatímco všechny tři typy RNA lze nalézt v ribozomech, továrnách na bílkoviny buněk, tento článek se zaměřuje na poslední dva, které se nacházejí nejen v ribosomy, ale existují volně v buněčném jádře (v buňkách, které mají jádra) a v cytoplazmě, hlavní buněčné kompartmentu mezi jádrem a buňkou membrána. Tyto tři typy RNA však fungují ve shodě.

mRNA a tRNA existují v řetězcích skládajících se ze stavebních bloků nazývaných RNA nukleotidy. Každý z těchto stavebních nukleotidů se skládá z cukru zvaného ribóza, vysokoenergetické chemické skupiny zvané fosfát a jedné ze čtyř možných „dusíkaté báze“ kruhové nebo dvojité kruhy, jejichž pozadí je vytvořeno nejen z atomů uhlíku, ale také z mnoha atomů dusíku (viz postava). Nukleotidy se navzájem spojují prostřednictvím fosfátových a cukrových skupin, které tvoří „hlavní řetězec“, ke kterému jsou připojeny dusíkaté báze, jedna pro každý ribózový cukr.

Ve většině případů se v RNA nacházejí čtyři báze. Dva z nich, adenin (A) a guanin (G), obsahují dva chemické kruhy a nazývají se puriny. Další dva, z nichž každý obsahuje jeden chemický kruh, jsou cytosin (C) a uracil (U) a nazývají se pyrimidiny.

mRNA a tRNA jsou syntetizovány pomocí procesů nazývaných „párování bází“ a „transkripce“, při nichž je položen řetězec RNA vedle řetězce deoxyribonukleové kyseliny (DNA). V bakteriích a archaeách, dvou ze tří hlavních divizí života na Zemi, probíhá syntéza RNA podél jednoho chromozomu (a organizované struktury skládající se z řetězce DNA a různých bílkoviny). V dalším rozdělení života, eukarya, probíhá syntéza RNA v jádře, kde je DNA zabalena do jednoho z více chromozomů. Jak mRNA, tak tRNA obsahují informace ve formě specifických sekvencí čtyř možných bází v každém ze svých nukleotidů. Tyto sekvence jsou naopak syntetizovány na základě sekvence nukleotidů v DNA, konkrétně část DNA (nazývaná gen), která byla použita k syntéze řetězce RNA během párování bází proces.

Každá molekula nebo řetězec mRNA nese pokyny, jak spojit několik „aminokyselin“ do peptidového řetězce, který se stává proteinem. Stejným způsobem, že nukleotidy jsou stavebními kameny pro RNA, jsou aminokyseliny stavebními kameny pro proteiny. Evoluce vytvořila „genetický kód“, ve kterém je každá z 20 životních aminokyselin kódována řadou tří dusíkatých bází v nukleotidech RNA. Každý triplet RNA nukleotidů tedy odpovídá jedné aminokyselině a sekvenci nukleotidů určuje sekvenci aminokyselin, které budou spojeny do peptidového řetězce, který tvoří protein. Zatímco v některých případech může být aminokyselina reprezentována několika nukleotidovými triplety, nazývanými kodony, každý kodon na RNA představuje pouze jednu aminokyselinu. Z tohoto důvodu se říká, že genetický kód je „zdegenerovaný“.

Zatímco mRNA obsahuje „zprávu“, jak sekvenovat aminokyseliny do řetězce, tRNA je skutečným překladačem. Překlad jazyka RNA do jazyka bílkovin je možný, protože jich je mnoho formy tRNA, z nichž každá představuje aminokyselinu (stavební blok proteinu) a je schopná se spojit s RNA kodon. Tak například molekula tRNA pro aminokyselinu alanin má oblast nebo vazebné místo pro alanin a další vazebné místo pro tři RNA nukleotidy, kodon, pro alanin.

Proces převodu kodonových sekvencí RNA na aminokyselinové sekvence, a tedy na specifické proteiny ve skutečnosti se nazývá „překlad“. Vyskytuje se v ribozomech, které jsou tvořeny rRNA a různými druhy bílkoviny. Během překladu prochází vlákno mRNA ribozomem, jako je kazeta se starou módou pohybující se přes čtečku pásek. Jak se mRNA pohybuje, molekuly tRNA nesoucí příslušnou aminokyselinu se vážou na kodon RNA, ke kterému se shodují, a sekvence aminokyselin se spojí.