Wanneer genen tot expressie worden gebracht in eiwitten, wordt DNA eerst getranscribeerd in boodschapper-RNA (mRNA), dat vervolgens wordt vertaald door transfer-RNA (tRNA) in een groeiende keten van aminozuren die een polypeptide wordt genoemd. Polypeptiden worden vervolgens verwerkt en gevouwen tot functionele eiwitten. De complexe stappen van translatie vereisen veel verschillende vormen van tRNA om tegemoet te komen aan de vele variaties in de genetische code.
Nucleotiden
Er zijn vier nucleotiden in DNA: adenine, guanine, cytosine en thymine. Deze nucleotiden, ook wel basen genoemd, zijn gerangschikt in sets van drie die codons worden genoemd. Omdat er vier aminozuren zijn die elk van de drie basen in een codon kunnen omvatten, zijn er 4 ^ 3 = 64 mogelijke codons. Sommige codons coderen voor hetzelfde aminozuur, en dus is het werkelijke aantal benodigde tRNA-moleculen minder dan 64. Deze redundantie in de genetische code wordt 'wobble' genoemd.
Aminozuren
Elk codon codeert voor één aminozuur. Het is de functie van tRNA-moleculen om de genetische code van basen in aminozuren te vertalen. De tRNA-moleculen bereiken dit door te binden aan een codon aan het ene uiteinde van het tRNA en een aminozuur aan het andere uiteinde. Om deze reden is er een verscheidenheid aan tRNA-moleculen nodig om niet alleen de verscheidenheid aan codons, maar ook de verschillende soorten aminozuren in het lichaam te accommoderen. Mensen gebruiken doorgaans 20 verschillende aminozuren.
Stop codons
Terwijl de meeste codons coderen voor een aminozuur, veroorzaken drie specifieke codons het einde van de polypeptidesynthese in plaats van te coderen voor het volgende aminozuur in het groeiende eiwit. Er zijn drie van dergelijke codons, stopcodons genaamd: UAA, UAG en UGA. Dus, naast dat het tRNA-moleculen nodig heeft om te paren met elk aminozuur, heeft een organisme andere tRNA-moleculen nodig om te paren met de stopcodons.
Niet-standaard aminozuren
Naast de 20 standaard aminozuren gebruiken sommige organismen extra aminozuren. Het selenocysteïne-tRNA heeft bijvoorbeeld een iets andere structuur dan andere tRNA's. Selenocysteïne-tRNA paren aanvankelijk met serine, dat vervolgens wordt omgezet in selenocysteïne. Interessant is dat UGA (een van de stopcodons) codeert voor selenocysteïne en daarom zijn hulpmoleculen nodig om te voorkomen dat de eiwitsynthese stopt wanneer de translatiemachinerie van de cel de selenocysteïne bereikt codon.