Quando os genes são expressos em proteínas, o DNA é primeiro transcrito em RNA mensageiro (mRNA), que é então traduzido pelo RNA de transferência (tRNA) em uma cadeia crescente de aminoácidos chamada polipeptídeo. Os polipeptídeos são então processados e dobrados em proteínas funcionais. As etapas complexas de tradução requerem muitas formas diferentes de tRNA, a fim de acomodar as inúmeras variações no código genético.
Nucleotídeos
Existem quatro nucleotídeos no DNA: adenina, guanina, citosina e timina. Esses nucleotídeos, também conhecidos como bases, são organizados em conjuntos de três códons. Como existem quatro aminoácidos que podem compreender cada uma das três bases em um códon, existem 4 ^ 3 = 64 códons possíveis. Alguns códons codificam o mesmo aminoácido e, portanto, o número real de moléculas de tRNA necessárias é inferior a 64. Essa redundância no código genético é conhecida como "oscilação".
Aminoácidos
Cada códon codifica um aminoácido. É função das moléculas de tRNA traduzir o código genético de bases em aminoácidos. As moléculas de tRNA realizam isso ligando-se a um códon em uma extremidade do tRNA e a um aminoácido na outra extremidade. Por esse motivo, uma variedade de moléculas de tRNA é necessária para acomodar não apenas a variedade de códons, mas também os diferentes tipos de aminoácidos no corpo. Os humanos normalmente usam 20 aminoácidos diferentes.
Parar códons
Enquanto a maioria dos códons codificam para um aminoácido, três códons específicos desencadeiam o fim da síntese polipeptídica em vez de codificar para o próximo aminoácido na proteína em crescimento. Existem três desses códons, chamados códons de parada: UAA, UAG e UGA. Assim, além de precisar que as moléculas de tRNA emparelhem com cada aminoácido, um organismo precisa de outras moléculas de tRNA para emparelhar com os códons de parada.
Aminoácidos não padrão
Além dos 20 aminoácidos padrão, alguns organismos usam aminoácidos adicionais. Por exemplo, o tRNA da selenocisteína tem uma estrutura um pouco diferente do que outros tRNAs. O tRNA da selenocisteína se emparelha inicialmente com a serina, que é então convertida em selenocisteína. Curiosamente, o UGA (um dos códons de parada) codifica a selenocisteína e, portanto, as moléculas auxiliares são necessário para evitar a interrupção da síntese de proteínas quando a maquinaria de tradução da célula atinge a selenocisteína códon.