Aké sú funkcie mRNA a tRNA?

Ribonukleová kyselina (RNA) je chemická zlúčenina, ktorá existuje v bunkách a vírusoch. V bunkách ho možno rozdeliť do troch kategórií: Ribozomálne (rRNA), Messenger (mRNA) a Transfer (tRNA). Zatiaľ čo všetky tri typy RNA možno nájsť v ribozómoch, bielkovinových továrňach buniek, tento článok sa zameriava na posledné dva, ktoré sa nachádzajú nielen v rámci ribozómy, ale existujú voľne v bunkovom jadre (v bunkách, ktoré majú jadrá) a v cytoplazme, hlavnom bunkovom kompartmente medzi jadrom a bunkou membrána. Tieto tri typy RNA však fungujú v zhode.

mRNA a tRNA existujú v reťazcoch pozostávajúcich zo stavebných blokov nazývaných RNA nukleotidy. Každý z týchto stavebných nukleotidov pozostáva z cukru nazývaného ribóza, vysokoenergetickej chemickej skupiny nazývanej fosfát a jednej zo štyroch možných „dusíkaté bázy“ kruhové alebo dvojité kruhové štruktúry, ktorých pozadie je postavené nielen z atómov uhlíka, ale aj z mnohých atómov dusíka (pozri obrázok). Nukleotidy sa navzájom spájajú prostredníctvom fosfátových a cukrových skupín, ktoré tvoria „hlavný reťazec“, ku ktorému sú pripojené dusíkaté bázy, jedna pre každý ribózový cukor.

Vo väčšine prípadov sa v RNA nachádzajú štyri bázy. Dva z nich, adenín (A) a guanín (G), obsahujú dva chemické kruhy a nazývajú sa puríny. Ďalšie dva, každý obsahujúci jeden chemický kruh, sú cytozín (C) a uracil (U) a nazývajú sa pyrimidíny.

mRNA a tRNA sa syntetizujú prostredníctvom procesov nazývaných „párovanie báz“ a „transkripcia“, pri ktorých sa popri reťazci deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) ukladá reťazec RNA. V baktériách a archaeách, dvoch z troch hlavných divízií života na Zemi, prebieha syntéza RNA pozdĺž jedného chromozómu (a organizovaná štruktúra pozostávajúca z reťazca DNA a rôznych bielkoviny). V ďalšej časti života, eukarya, syntéza RNA prebieha v jadre, kde je DNA zabalená v jednom z viacerých chromozómov. Ako mRNA, tak tRNA obsahujú informácie vo forme špecifických sekvencií štyroch možných báz v každom z ich nukleotidov. Tieto sekvencie sa naopak syntetizujú na základe sekvencie nukleotidov v DNA, konkrétne časť DNA (nazývaná gén), ktorá sa použila na syntetizáciu reťazca RNA počas párovania báz procesu.

Každá molekula alebo reťazec mRNA nesie pokyny, ako spojiť niekoľko „aminokyselín“ do peptidového reťazca, z ktorého sa stane proteín. Rovnakým spôsobom, že nukleotidy sú stavebnými blokmi pre RNA, sú aminokyseliny stavebnými kameňmi pre proteíny. Evolúcia vytvorila „genetický kód“, v ktorom je každá z 20 životných aminokyselín kódovaná radom troch dusíkatých báz v RNA nukleotidoch. Každý triplet RNA nukleotidov teda zodpovedá jednej aminokyseline a sekvencii nukleotidov diktuje sekvenciu aminokyselín, ktoré budú spojené do peptidového reťazca, ktorý vytvára proteín. Zatiaľ čo v niektorých prípadoch môže byť aminokyselina predstavovaná viacerými nukleotidovými tripletmi, ktoré sa nazývajú kodóny, každý kodón na RNA predstavuje iba jednu aminokyselinu. Z tohto dôvodu sa hovorí, že genetický kód je „zdegenerovaný“.

Zatiaľ čo mRNA obsahuje „správu“ o tom, ako sekvenovať aminokyseliny do reťazca, tRNA je skutočným prekladačom. Preklad jazyka RNA do jazyka bielkovín je možný, pretože ich je veľa formy tRNA, z ktorých každá predstavuje aminokyselinu (stavebný blok proteínu) a je schopná spojiť sa s RNA kodón. Teda napríklad molekula tRNA pre aminokyselinu alanín má oblasť alebo väzobné miesto pre alanín a ďalšie väzobné miesto pre tri RNA nukleotidy, kodón, pre alanín.

Proces translácie kodónových sekvencií RNA na aminokyselinové sekvencie, a teda na špecifické proteíny v skutočnosti sa nazýva „preklad“. Vyskytuje sa v ribozómoch, ktoré sú vyrobené z rRNA a rôznych druhov bielkoviny. Počas prekladu vlákno mRNA prechádza ribozómom, ako staromódna kazeta pohybujúca sa cez čítačku pásky. Keď sa mRNA pohybuje, molekuly tRNA nesúce príslušnú aminokyselinu sa viažu na kodón RNA, ku ktorému sa zhodujú, a sekvencia aminokyselín sa spojí.