Jakie są funkcje mRNA i tRNA?

Kwas rybonukleinowy (RNA) to związek chemiczny występujący w komórkach i wirusach. W komórkach można go podzielić na trzy kategorie: rybosomalny (rRNA), posłaniec (mRNA) i transfer (tRNA). Chociaż wszystkie trzy typy RNA można znaleźć w rybosomach, fabrykach białek komórek, ten artykuł skupia się na dwóch ostatnich, które znajdują się nie tylko w obrębie rybosomy, ale występują swobodnie w jądrze komórkowym (w komórkach, które mają jądra) oraz w cytoplazmie, głównym przedziale komórkowym między jądrem a komórką membrana. Jednak trzy rodzaje RNA działają wspólnie.

mRNA i tRNA istnieją w łańcuchach składających się z bloków budulcowych zwanych nukleotydami RNA. Każdy z tych budulcowych nukleotydów składa się z cukru zwanego rybozą, wysokoenergetycznej grupy chemicznej zwanej fosforanem i jednej z czterech możliwych "zasady azotowe" struktury pierścieniowe lub dwupierścieniowe, których tło zbudowane jest nie tylko z atomów węgla, ale także z wielu atomów azotu (patrz postać). Nukleotydy łączą się ze sobą za pomocą grup fosforanowych i cukrowych, które tworzą „szkielet”, do którego przyłączone są zasady azotowe, po jednej dla każdego cukru rybozy.

W większości przypadków w RNA znajdują się cztery zasady. Dwa z nich, adenina (A) i guanina (G), zawierają dwa pierścienie chemiczne i nazywane są purynami. Pozostałe dwa, z których każdy zawiera jeden pierścień chemiczny, to cytozyna (C) i uracyl (U) i nazywane są pirymidynami.

mRNA i tRNA są syntetyzowane w procesach zwanych „parowaniem zasad” i „transkrypcją”, w których łańcuch RNA jest układany obok nici kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA). W bakteriach i archeonach, dwóch z trzech głównych części życia na Ziemi, zachodzi synteza RNA wzdłuż pojedynczego chromosomu (i zorganizowanej struktury składającej się z nici DNA i różnych białka). W innym dziale życia, eukarioi, synteza RNA odbywa się w jądrze, gdzie DNA jest upakowane w jednym lub większej liczbie chromosomów. Zarówno mRNA, jak i tRNA zawierają informacje w postaci określonych sekwencji czterech możliwych zasad w każdym z ich nukleotydów. Te sekwencje z kolei są syntetyzowane na podstawie sekwencji nukleotydów w DNA, w szczególności fragment DNA (zwany genem), który został użyty do syntezy nici RNA podczas parowania zasad proces.

Każda cząsteczka lub łańcuch mRNA zawiera instrukcje, jak połączyć kilka „aminokwasów” w łańcuch peptydowy, który staje się białkiem. W ten sam sposób, w jaki nukleotydy są elementami budulcowymi RNA, aminokwasy są elementami budulcowymi białek. Ewolucja wytworzyła „kod genetyczny”, w którym każdy z 20 aminokwasów życia jest kodowany przez serię trzech zasad azotowych w nukleotydach RNA. Tak więc każda trójka nukleotydów RNA odpowiada jednemu aminokwasowi, a sekwencja nukleotydów dyktuje sekwencję aminokwasów, które zostaną połączone z łańcuchem peptydowym tworzącym białko. Podczas gdy w niektórych przypadkach aminokwas może być reprezentowany przez wiele trypletów nukleotydowych, zwanych kodonami, każdy kodon na RNA reprezentuje tylko jeden aminokwas. Z tego powodu mówi się, że kod genetyczny jest „zdegenerowany”.

Podczas gdy mRNA zawiera „wiadomość”, jak zsekwencjonować aminokwasy w łańcuchu, tRNA jest rzeczywistym tłumaczem. Tłumaczenie języka RNA na język białka jest możliwe, ponieważ jest ich wiele formy tRNA, z których każdy reprezentuje aminokwas (blok budulcowy białka) i może łączyć się z RNA kodon. Tak więc, na przykład, cząsteczka tRNA dla aminokwasu alaniny ma obszar lub miejsce wiązania dla alaniny i inne miejsce wiązania dla trzech nukleotydów RNA, kodon dla alaniny.

Proces translacji sekwencji kodonów RNA na sekwencje aminokwasowe, a tym samym na konkretne białka w rzeczywistości nazywa się „tłumaczeniem”. Występuje w rybosomach, które składają się z rRNA i różnych białka. Podczas translacji nić mRNA przechodzi przez rybosom, jak staromodna kaseta magnetofonowa przesuwająca się przez czytnik taśm. W miarę przemieszczania się mRNA cząsteczki tRNA niosące odpowiedni aminokwas wiążą się z kodonem RNA, do którego są dopasowane, a sekwencja aminokwasów jest składana.