Quando i geni vengono espressi in proteine, il DNA viene prima trascritto in RNA messaggero (mRNA), che viene quindi tradotto dall'RNA di trasferimento (tRNA) in una catena crescente di amminoacidi chiamata polipeptide. I polipeptidi vengono quindi elaborati e ripiegati in proteine funzionali. I complessi passaggi della traduzione richiedono molte forme diverse di tRNA per adattarsi alle molteplici variazioni del codice genetico.
Nucleotidi
Ci sono quattro nucleotidi nel DNA: adenina, guanina, citosina e timina. Questi nucleotidi, noti anche come basi, sono disposti in gruppi di tre chiamati codoni. Poiché ci sono quattro amminoacidi che potrebbero comprendere ciascuna delle tre basi in un codone, ci sono 4^3 = 64 possibili codoni. Alcuni codoni codificano per lo stesso amminoacido, quindi il numero effettivo di molecole di tRNA necessarie è inferiore a 64. Questa ridondanza nel codice genetico viene definita "oscillazione".
Aminoacidi
Ogni codone codifica per un amminoacido. È la funzione delle molecole di tRNA tradurre il codice genetico dalle basi in amminoacidi. Le molecole di tRNA realizzano ciò legandosi a un codone su un'estremità del tRNA e un amminoacido sull'altra estremità. Per questo motivo è necessaria una varietà di molecole di tRNA per accogliere non solo la varietà di codoni ma anche i diversi tipi di amminoacidi nel corpo. Gli esseri umani in genere utilizzano 20 diversi amminoacidi.
Codoni di stop
Mentre la maggior parte dei codoni codifica per un amminoacido, tre codoni specifici innescano la fine della sintesi polipeptidica piuttosto che codificare per il successivo amminoacido nella proteina in crescita. Esistono tre di questi codoni, chiamati codoni di stop: UAA, UAG e UGA. Quindi, oltre ad aver bisogno di molecole di tRNA per accoppiarsi con ciascun amminoacido, un organismo ha bisogno di altre molecole di tRNA per accoppiarsi con i codoni di stop.
Aminoacidi non standard
Oltre ai 20 amminoacidi standard, alcuni organismi utilizzano amminoacidi aggiuntivi. Ad esempio, il tRNA della selenocisteina ha una struttura leggermente diversa rispetto agli altri tRNA. Il tRNA della selenocisteina inizialmente si accoppia con la serina, che viene poi convertita in selenocisteina. È interessante notare che i codici UGA (uno dei codoni di stop) per la selenocisteina e quindi le molecole assistive sono necessario per evitare l'interruzione della sintesi proteica quando il macchinario di traduzione della cellula raggiunge la selenocisteina codone.