เหตุใดโมเลกุล tRNA จึงมีหลายประเภท

เมื่อยีนถูกแสดงออกเป็นโปรตีน DNA จะถูกแปลงเป็น RNA ของผู้ส่งสาร (mRNA) ก่อน จากนั้นจึงแปลโดยการถ่ายโอน RNA (tRNA) ไปเป็นสายโซ่ของกรดอะมิโนที่เรียกว่าพอลิเปปไทด์ จากนั้นโพลีเปปไทด์จะถูกแปรรูปและพับเป็นโปรตีนที่ใช้งานได้ ขั้นตอนการแปลที่ซับซ้อนต้องใช้ tRNA ในรูปแบบต่างๆ มากมาย เพื่อรองรับการแปรผันที่หลากหลายในรหัสพันธุกรรม

DNA มีนิวคลีโอไทด์อยู่ 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน กัวนีน ไซโตซีน และไทมีน นิวคลีโอไทด์เหล่านี้หรือที่เรียกว่าเบส ถูกจัดเรียงเป็นชุดสามชุดที่เรียกว่าโคดอน เนื่องจากมีกรดอะมิโนสี่ตัวที่สามารถประกอบรวมด้วยสามเบสแต่ละตัวในโคดอน จึงมีโคดอนที่เป็นไปได้ 4^3 = 64 โคดอน รหัส codon บางตัวสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน ดังนั้นจำนวนจริงของโมเลกุล tRNA ที่ต้องการจึงน้อยกว่า 64 ความซ้ำซ้อนในรหัสพันธุกรรมนี้เรียกว่า "โยกเยก"

แต่ละรหัส codon สำหรับกรดอะมิโนหนึ่งตัว เป็นหน้าที่ของโมเลกุล tRNA ในการแปลรหัสพันธุกรรมจากเบสเป็นกรดอะมิโน โมเลกุล tRNA บรรลุสิ่งนี้โดยจับกับโคดอนที่ปลายด้านหนึ่งของ tRNA และกรดอะมิโนที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ด้วยเหตุผลนี้ จำเป็นต้องมีโมเลกุล tRNA ที่หลากหลาย เพื่อรองรับไม่เพียงแต่ความหลากหลายของ codon แต่ยังรวมถึงกรดอะมิโนชนิดต่างๆ ในร่างกายด้วย มนุษย์มักใช้กรดอะมิโน 20 ชนิดที่แตกต่างกัน

แม้ว่ารหัส codon ส่วนใหญ่จะกำหนดรหัสสำหรับกรดอะมิโน แต่ codon จำเพาะสามตัวจะกระตุ้นการสิ้นสุดของการสังเคราะห์พอลิเปปไทด์แทนที่จะเข้ารหัสกรดอะมิโนตัวต่อไปในโปรตีนที่กำลังเติบโต มีสาม codons ดังกล่าวเรียกว่า codon หยุด: UAA, UAG และ UGA ดังนั้น นอกจากจะต้องการโมเลกุล tRNA เพื่อจับคู่กับกรดอะมิโนแต่ละชนิดแล้ว สิ่งมีชีวิตยังต้องการโมเลกุล tRNA อื่นเพื่อจับคู่กับ codon หยุด

นอกจากกรดอะมิโนมาตรฐาน 20 ชนิดแล้ว สิ่งมีชีวิตบางชนิดยังใช้กรดอะมิโนเพิ่มเติมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ซีลีโนซิสเทอีน tRNA มีโครงสร้างค่อนข้างแตกต่างจาก tRNA อื่นๆ Selenocysteine ​​tRNA เริ่มจับคู่กับซีรีนซึ่งจะถูกแปลงเป็นซีลีโนซิสเทอีน ที่น่าสนใจคือ รหัส UGA (หนึ่งใน codon หยุด) สำหรับซีลีโนซิสเทอีนและโมเลกุลที่ให้ความช่วยเหลือคือ จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดการสังเคราะห์โปรตีนเมื่อกลไกการแปลของเซลล์ไปถึงซีลีโนซิสเทอีน โคดอน