Wat zijn de functies van mRNA en tRNA?

Ribonucleïnezuur (RNA) is een chemische verbinding die in cellen en virussen voorkomt. In cellen kan het worden onderverdeeld in drie categorieën: Ribosomaal (rRNA), Messenger (mRNA) en Transfer (tRNA). Hoewel alle drie de typen RNA kunnen worden gevonden in ribosomen, de eiwitfabrieken van cellen, richt dit artikel zich op de laatste twee, die niet alleen in ribosomen, maar bestaan ​​vrij in de celkern (in cellen die kernen hebben) en in het cytoplasma, het belangrijkste celcompartiment tussen de kern en de cel membraan. De drie soorten RNA werken echter samen.

mRNA en tRNA bestaan ​​in ketens die bestaan ​​uit bouwstenen die RNA-nucleotiden worden genoemd. Elk van deze bouwnucleotiden bestaat uit een suiker genaamd ribose, een hoogenergetische chemische groep, genaamd fosfaat, en een van de vier mogelijke "stikstofbasen" geringde of dubbelringige structuren waarvan de achtergrond niet alleen is opgebouwd uit koolstofatomen, maar ook uit veel stikstofatomen (zie figuur). Nucleotiden verbinden zich met elkaar via de fosfaat- en suikergroepen, die een "ruggengraat" vormen waaraan de stikstofbasen zijn bevestigd, één voor elke ribosesuiker.

In de meeste gevallen worden in RNA vier basen gevonden. Twee hiervan, adenine (A) en guanine (G), bevatten twee chemische ringen en worden purines genoemd. De andere twee, die elk één chemische ring bevatten, zijn cytosine (C) en uracil (U), en worden pyrimidinen genoemd.

mRNA en tRNA worden gesynthetiseerd via processen die "basenparing" en "transcriptie" worden genoemd, waarbij een keten van RNA wordt vastgelegd, naast een streng deoxyribonucleïnezuur (DNA). In bacteriën en archaea, twee van de drie belangrijkste afdelingen van het leven op aarde, vindt RNA-synthese plaats langs een enkel chromosoom (en georganiseerde structuur bestaande uit een DNA-streng en verschillende eiwitten). In de andere levensafdeling, eukarya, vindt RNA-synthese plaats in de kern, waar DNA is verpakt in een of meer chromosomen. Zowel mRNA als tRNA bevatten informatie in de vorm van specifieke sequenties van de vier mogelijke basen in elk van hun nucleotiden. Deze sequenties worden op hun beurt gesynthetiseerd op basis van de sequentie van nucleotiden in DNA, met name de deel van het DNA (het gen genoemd) dat werd gebruikt om de RNA-streng te synthetiseren tijdens de basenparing werkwijze.

Elk molecuul of elke keten van mRNA bevat instructies voor het verbinden van verschillende "aminozuren" tot een peptideketen, die een eiwit wordt. Net zoals nucleotiden bouwstenen zijn voor RNA, zijn aminozuren bouwstenen voor eiwitten. Evolutie heeft een "genetische code" geproduceerd waarin elk van de 20 aminozuren van het leven wordt gecodeerd door een reeks van drie stikstofbasen in RNA-nucleotiden. Dus elk triplet van RNA-nucleotiden komt overeen met één aminozuur en de volgorde van nucleotiden dicteert de volgorde van aminozuren die worden gekoppeld aan de peptideketen die een eiwit maakt. Hoewel in sommige gevallen een aminozuur kan worden weergegeven door meerdere nucleotide-tripletten, codons genaamd, vertegenwoordigt elk codon op RNA slechts één aminozuur. Om deze reden wordt gezegd dat de genetische code "gedegenereerd" is.

Terwijl mRNA de "boodschap" bevat over hoe aminozuren in een keten moeten worden gerangschikt, is tRNA de eigenlijke vertaler. Vertaling van de taal van RNA in de taal van eiwit is mogelijk, omdat er veel zijn vormen van tRNA, die elk een aminozuur (eiwitbouwsteen) vertegenwoordigen en in staat zijn om te linken met een RNA codon. Zo heeft bijvoorbeeld het tRNA-molecuul voor het aminozuur alanine een gebied of bindingsplaats voor alanine en een andere bindingsplaats voor de drie RNA-nucleotiden, het codon, voor alanine.

Het proces van het vertalen van RNA-codonsequenties naar aminozuursequenties en dus naar specifieke eiwitten wordt eigenlijk "vertaling" genoemd. Het komt voor in ribosomen, die zijn gemaakt van rRNA en een verscheidenheid aan eiwitten. Tijdens translatie gaat een mRNA-streng door een ribosoom, zoals een ouderwetse cassetteband die door een bandlezer beweegt. Terwijl het mRNA er doorheen beweegt, binden tRNA-moleculen die het juiste aminozuur dragen aan het RNA-codon waarmee ze overeenkomen, en de volgorde van aminozuren wordt samengesteld.