Ποιες είναι οι λειτουργίες του mRNA & tRNA;

Το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) είναι μια χημική ένωση που υπάρχει μέσα σε κύτταρα και ιούς. Στα κελιά, μπορεί να χωριστεί σε τρεις κατηγορίες: Ribosomal (rRNA), Messenger (mRNA) και Transfer (tRNA). Ενώ και οι τρεις τύποι RNA μπορούν να βρεθούν σε ριβοσώματα, τα εργοστάσια πρωτεΐνης των κυττάρων, αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στα δύο τελευταία, τα οποία βρίσκονται όχι μόνο εντός ριβοσώματα, αλλά υπάρχουν ελεύθερα στον πυρήνα των κυττάρων (σε κύτταρα που έχουν πυρήνες) και στο κυτόπλασμα, το κύριο κυτταρικό διαμέρισμα μεταξύ του πυρήνα και του κυττάρου μεμβράνη. Ωστόσο, οι τρεις τύποι RNA συνεργάζονται.

Το mRNA και το tRNA υπάρχουν σε αλυσίδες που αποτελούνται από δομικά στοιχεία που ονομάζονται νουκλεοτίδια RNA. Κάθε ένα από αυτά τα δομικά νουκλεοτίδια αποτελείται από ένα σάκχαρο που ονομάζεται ριβόζη, μια χημική ομάδα υψηλής ενέργειας, που ονομάζεται φωσφορικό και ένα από τα τέσσερα πιθανά "αζωτούχες βάσεις" δακτυλιοειδείς ή διπλού δακτυλίου δομές των οποίων το υπόβαθρο είναι χτισμένο όχι μόνο από άτομα άνθρακα αλλά και από πολλά άτομα αζώτου (βλέπε φιγούρα). Τα νουκλεοτίδια συνδέονται μεταξύ τους μέσω των ομάδων φωσφορικών και σακχάρων, οι οποίες σχηματίζουν έναν «σκελετό» στον οποίο συνδέονται οι αζωτούχες βάσεις, μία για κάθε σάκχαρο ριβόζης.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, τέσσερις βάσεις βρίσκονται στο RNA. Δύο από αυτά, η αδενίνη (Α) και η γουανίνη (G), περιέχουν δύο χημικούς δακτυλίους και ονομάζονται πουρίνες. Τα άλλα δύο, το καθένα που περιέχει έναν χημικό δακτύλιο, είναι κυτοσίνη (C) και ουρακίλη (U), και ονομάζονται πυριμιδίνες.

Το mRNA και το tRNA συντίθενται μέσω διεργασιών που ονομάζονται "ζεύξη βάσεων" και "μεταγραφή", όπου μια αλυσίδα RNA απλώνεται, παράλληλα με έναν κλώνο δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA). Στα βακτήρια και στην αρχαία, δύο από τα τρία κύρια τμήματα της ζωής στη Γη, λαμβάνει χώρα η σύνθεση RNA κατά μήκος ενός μοναδικού χρωμοσώματος (και οργανωμένη δομή που αποτελείται από ένα σκέλος DNA και διάφορα πρωτεΐνες). Στο άλλο τμήμα της ζωής, eukarya, η σύνθεση RNA λαμβάνει χώρα μέσα στον πυρήνα, όπου το DNA συσκευάζεται σε ένα από περισσότερα χρωμοσώματα. Τόσο το mRNA όσο και το tRNA περιέχουν πληροφορίες με τη μορφή ειδικών αλληλουχιών των τεσσάρων πιθανών βάσεων σε καθένα από τα νουκλεοτίδια τους. Αυτές οι αλληλουχίες, με τη σειρά τους, συντίθενται με βάση την αλληλουχία νουκλεοτιδίων στο DNA, συγκεκριμένα το τομή του DNA (που ονομάζεται γονίδιο) που χρησιμοποιήθηκε για τη σύνθεση του κλώνου RNA κατά τη διάρκεια του ζευγαρώματος βάσεων επεξεργάζομαι, διαδικασία.

Κάθε μόριο, ή αλυσίδα, του mRNA φέρει οδηγίες για τον τρόπο σύνδεσης πολλών «αμινοξέων» σε μια πεπτιδική αλυσίδα, η οποία γίνεται πρωτεΐνη. Με τον ίδιο τρόπο που τα νουκλεοτίδια είναι δομικά στοιχεία για το RNA, τα αμινοξέα είναι δομικά στοιχεία για τις πρωτεΐνες. Η εξέλιξη παρήγαγε έναν "γενετικό κώδικα" όπου κάθε ένα από τα 20 αμινοξέα της ζωής κωδικοποιείται από μια σειρά τριών αζωτούχων βάσεων σε νουκλεοτίδια RNA. Έτσι, κάθε τριάδα νουκλεοτιδίων RNA αντιστοιχεί σε ένα αμινοξύ και την αλληλουχία νουκλεοτιδίων υπαγορεύει την αλληλουχία των αμινοξέων που θα συνδεθούν με την πεπτιδική αλυσίδα που παράγει μια πρωτεΐνη. Ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις ένα αμινοξύ μπορεί να αντιπροσωπεύεται από πολλαπλά νουκλεοτιδικά τρίδυμα, που ονομάζονται κωδικόνια, κάθε κωδικόνιο στο RNA αντιπροσωπεύει μόνο ένα αμινοξύ. Για το λόγο αυτό, ο γενετικός κώδικας λέγεται ότι «εκφυλίζεται».

Ενώ το mRNA περιέχει το "μήνυμα" σχετικά με τον τρόπο αλληλουχίας των αμινοξέων σε μια αλυσίδα, το tRNA είναι ο πραγματικός μεταφραστής. Είναι δυνατή η μετάφραση της γλώσσας του RNA στη γλώσσα της πρωτεΐνης, επειδή υπάρχουν πολλές μορφές του tRNA, το καθένα αντιπροσωπεύει ένα αμινοξύ (δομικό στοιχείο πρωτεΐνης) και ικανό να συνδεθεί με ένα RNA κωδικόνιο Έτσι, για παράδειγμα, το μόριο tRNA για το αμινοξύ αλανίνη έχει μια περιοχή ή θέση σύνδεσης για την αλανίνη και μια άλλη θέση σύνδεσης για τα τρία νουκλεοτίδια RNA, το κωδικόνιο, για την αλανίνη.

Η διαδικασία μετάφρασης αλληλουχιών κωδικονίου RNA σε αλληλουχίες αμινοξέων και έτσι σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες στην πραγματικότητα ονομάζεται «μετάφραση». Εμφανίζεται σε ριβοσώματα, τα οποία αποτελούνται από rRNA και μια ποικιλία πρωτεΐνες. Κατά τη διάρκεια της μετάφρασης, ένα σκέλος του mRNA περνά μέσα από ένα ριβόσωμα, σαν μια κασέτα παλιού τύπου που κινείται μέσω ενός αναγνώστη ταινιών. Καθώς το mRNA κινείται, μόρια tRNA που φέρουν το κατάλληλο αμινοξύ συνδέονται στο κωδικόνιο RNA στο οποίο ταιριάζουν, και η αλληλουχία αμινοξέων συνδυάζεται.