Lorsque les gènes sont exprimés en protéines, l'ADN est d'abord transcrit en ARN messager (ARNm), qui est ensuite traduit par l'ARN de transfert (ARNt) en une chaîne croissante d'acides aminés appelée polypeptide. Les polypeptides sont ensuite transformés et repliés en protéines fonctionnelles. Les étapes complexes de la traduction nécessitent de nombreuses formes différentes d'ARNt afin de s'adapter aux multiples variations du code génétique.
Nucléotides
Il y a quatre nucléotides dans l'ADN: l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. Ces nucléotides, également appelés bases, sont organisés en ensembles de trois codons appelés. Parce qu'il y a quatre acides aminés qui pourraient comprendre chacune des trois bases dans un codon, il y a 4^3 = 64 codons possibles. Certains codons codent pour le même acide aminé et le nombre réel de molécules d'ARNt nécessaires est donc inférieur à 64. Cette redondance dans le code génétique est appelée « oscillation ».
Acides aminés
Chaque codon code pour un acide aminé. C'est la fonction des molécules d'ARNt de traduire le code génétique des bases en acides aminés. Les molécules d'ARNt accomplissent cela en se liant à un codon à une extrémité de l'ARNt et à un acide aminé à l'autre extrémité. Pour cette raison, une variété de molécules d'ARNt est nécessaire afin de s'adapter non seulement à la variété de codons mais aussi aux différents types d'acides aminés dans le corps. Les humains utilisent généralement 20 acides aminés différents.
Codons d'arrêt
Alors que la plupart des codons codent pour un acide aminé, trois codons spécifiques déclenchent la fin de la synthèse du polypeptide plutôt que de coder pour l'acide aminé suivant dans la protéine en croissance. Il existe trois codons de ce type, appelés codons stop: UAA, UAG et UGA. Ainsi, en plus d'avoir besoin de molécules d'ARNt pour s'apparier avec chaque acide aminé, un organisme a besoin d'autres molécules d'ARNt pour s'apparier avec les codons d'arrêt.
Acides aminés non standard
En plus des 20 acides aminés standard, certains organismes utilisent des acides aminés supplémentaires. Par exemple, l'ARNt de sélénocystéine a une structure quelque peu différente de celle des autres ARNt. L'ARNt de sélénocystéine s'apparie initialement avec la sérine, qui est ensuite convertie en sélénocystéine. Fait intéressant, les codes UGA (l'un des codons d'arrêt) pour la sélénocystéine et donc les molécules d'assistance sont nécessaire pour éviter d'arrêter la synthèse des protéines lorsque la machinerie de traduction de la cellule atteint la sélénocystéine codons.