ถ่ายโอน RNA

ถ่ายโอน RNA เป็น RNA สายสั้นซึ่งประกอบด้วย 70 ถึง 95 นิวคลีโอเบสและในมุมมองสองมิติมีโครงสร้างคล้ายโคลเวอร์ที่มี 3 ถึง 4 ลูป

สำหรับกรดอะมิโนโปรตีนเจนิก 20 ชนิดที่รู้จักกันมี RNA การถ่ายโอนอย่างน้อย 1 ตัวที่สามารถรับกรดอะมิโน“ ของมัน” จากไซโตซอลและทำให้มีการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโปรตีนบนไรโบโซมของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

Transfer RNA คืออะไร?

RNA การถ่ายโอนหรือที่รู้จักกันในระดับสากลว่า tRNA โดยย่อประกอบด้วยนิวคลีโอเบสประมาณ 75 ถึง 95 และในมุมมองแผนสองมิตินั้นชวนให้นึกถึงโครงสร้างคล้ายใบโคลเวอร์ที่มีวงรอบที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้สามวงและหนึ่งตัวแปรและลำต้นตัวรับกรดอะมิโน

ในโครงสร้างตติยภูมิสามมิติโมเลกุล tRNA มีลักษณะคล้ายรูปตัว L โดยขาสั้นจะตรงกับก้านรับและขายาวไปยังลูปแอนติโคดอน นอกเหนือจากอะดีโนซีนนิวคลีโอไซด์ทั้งสี่ที่ไม่เปลี่ยนแปลงยูริดีนไซติดีนและกัวโนซีนซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอส่วนหนึ่งของ tRNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไซด์ที่ดัดแปลงทั้งหมดหกตัวซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ DNA และ RNA นิวคลีโอไซด์เพิ่มเติม ได้แก่ ไดไฮโดรริดีนไอโนซีนไทโอริดีน pseudouridine N4-acetylcytidine และ ribothymidine

ในแต่ละสาขาของ tRNA การรวมกันของนิวคลีโอเบสจะก่อตัวด้วยส่วนที่มีเกลียวสองชั้นซึ่งคล้ายคลึงกับดีเอ็นเอ tRNA แต่ละตัวสามารถรับกรดอะมิโนโปรตีนเจนิกที่รู้จักได้เพียง 20 ชนิดและขนส่งไปยังเรติคูลัมเอนโดพลาสมิกแบบหยาบเพื่อสังเคราะห์ทางชีวภาพและทำให้มีอยู่ที่นั่น ดังนั้นต้องมี RNA การถ่ายโอนเฉพาะอย่างน้อยหนึ่งตัวสำหรับกรดอะมิโนโปรตีนเจนิกแต่ละตัว ในความเป็นจริงมี tRNA มากกว่าหนึ่งชนิดสำหรับกรดอะมิโนบางชนิด

ฟังก์ชันเอฟเฟกต์และงาน

ภารกิจหลักของการถ่ายโอน RNA คือการอนุญาตให้กรดอะมิโนโปรตีนเจนิกที่เฉพาะเจาะจงจากไซโตซอลเชื่อมต่อกับตัวรับกรดอะมิโนเพื่อขนส่งไปยังเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและเชื่อมต่อที่นั่นผ่านพันธะเปปไทด์กับกลุ่มคาร์บอกซีของกรดอะมิโนที่สะสมอยู่สุดท้ายเพื่อให้โปรตีนที่เกิดขึ้น ขยายด้วยกรดอะมิโนหนึ่งตัว

จากนั้น tRNA ถัดไปจะพร้อมอีกครั้งเพื่อจัดเก็บกรดอะมิโนที่“ ถูกต้อง” ตามการเข้ารหัส กระบวนการเกิดขึ้นด้วยความเร็วสูง ในยูคาริโอตรวมถึงเซลล์ของมนุษย์โซ่โพลีเปปไทด์จะยาวประมาณ 2 กรดอะมิโนต่อวินาทีระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน อัตราความผิดพลาดเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณหนึ่งกรดอะมิโนต่อพัน ซึ่งหมายความว่ากรดอะมิโนในพันตัวทุกตัวถูกจัดเรียงอย่างไม่ถูกต้องในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน เห็นได้ชัดว่าในช่วงวิวัฒนาการอัตราความผิดพลาดนี้ได้ลดระดับลงเป็นการประนีประนอมที่ดีที่สุดระหว่างค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่จำเป็นและผลกระทบด้านลบที่อาจเกิดขึ้นได้

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในเซลล์เกือบทั้งหมดระหว่างการเจริญเติบโตและเพื่อสนับสนุนการเผาผลาญที่เหลือ tRNA สามารถตอบสนองภารกิจและหน้าที่สำคัญในการเลือกและขนส่งกรดอะมิโนบางชนิดเท่านั้นหาก mRNA (messenger RNA) ได้ทำสำเนาของส่วนยีนที่เกี่ยวข้องของ DNA กรดอะมิโนแต่ละตัวถูกเข้ารหัสโดยพื้นฐานโดยลำดับของฐานนิวคลีอิกสามฐานคือโคดอนหรือทริปเปิ้ลเพื่อให้ฐานนิวคลีอิกที่เป็นไปได้ทั้งสี่ตามเลขคณิต 4 ถึงกำลัง 3 เท่ากับ 64 ความเป็นไปได้ อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีกรดอะมิโนโปรตีนเจนิกเพียง 20 ชนิดจึงสามารถใช้ทริปเปิลบางตัวเพื่อควบคุมเป็นโคดอนเริ่มต้นหรือสิ้นสุดได้ นอกจากนี้กรดอะมิโนบางชนิดยังถูกเข้ารหัสโดยแฝดสามหลายชนิด

สิ่งนี้มีข้อได้เปรียบที่สามารถยอมรับข้อผิดพลาดบางประการต่อการกลายพันธุ์ของจุดได้ไม่ว่าจะเป็นเพราะลำดับโคดอนที่ไม่ถูกต้องเกิดขึ้นจากการเข้ารหัสกรดอะมิโนเดียวกันหรือเนื่องจากกรดอะมิโนที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันรวมอยู่ในโปรตีนดังนั้นในหลาย ๆ กรณีโปรตีนที่สังเคราะห์จึงปราศจากข้อผิดพลาดในที่สุด หรือฟังก์ชันการทำงานมีข้อ จำกัด เพียงเล็กน้อย

การศึกษาการเกิดคุณสมบัติและค่าที่เหมาะสม

โอนอาร์เอ็นเอมีอยู่ในเซลล์เกือบทั้งหมดในปริมาณที่แตกต่างกันและองค์ประกอบที่แตกต่างกัน พวกมันถูกเข้ารหัสเช่นเดียวกับโปรตีนอื่น ๆ ยีนที่แตกต่างกันมีหน้าที่รับผิดชอบต่อพิมพ์เขียวของ tRNA แต่ละตัว ยีนที่รับผิดชอบจะถูกถ่ายทอดในนิวเคลียสของเซลล์ใน caryoplasm ซึ่งสารตั้งต้นที่เรียกว่าหรือ pre-tRNAs จะถูกสังเคราะห์ก่อนที่จะถูกขนส่งผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียร์ไปยังไซโตซอล

เฉพาะใน cytosol ของเซลล์เท่านั้นที่เป็น pre-tRNAs โดยการต่อแยกสิ่งที่เรียกว่าอินตรอนซึ่งเป็นลำดับเบสที่ไม่มีการทำงานของยีนและมีเพียงการถ่ายทอด แต่ยังคงมีการถ่ายทอด หลังจากขั้นตอนการเปิดใช้งานต่อไป tRNA จะพร้อมใช้งานสำหรับการขนส่งกรดอะมิโนบางชนิด ไมโทคอนเดรียมีบทบาทพิเศษเนื่องจากมี RNA ของตัวเองซึ่งมียีนที่กำหนด tRNAs ทางพันธุกรรมสำหรับความต้องการของตนเอง ไมโตคอนเดรีย tRNAs ถูกสังเคราะห์ขึ้นภายใน

เนื่องจากการมีส่วนร่วมเกือบสากลของ RNA การถ่ายโอนที่แตกต่างกันในการสังเคราะห์โปรตีนและเนื่องจากการแปลงอย่างรวดเร็วจึงไม่สามารถกำหนดค่าความเข้มข้นที่เหมาะสมหรือค่าอ้างอิงที่มีขีด จำกัด บนและล่างได้ ความพร้อมของกรดอะมิโนที่สอดคล้องกันในไซโตซอลและเอนไซม์อื่น ๆ ที่สามารถกระตุ้น tRNAs มีความสำคัญต่อการทำงานของ tRNAs

โรคและความผิดปกติ

อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับการหยุดชะงักของการทำงานของการถ่ายโอน RNA คือการขาดกรดอะมิโนโดยเฉพาะอย่างยิ่งการขาดกรดอะมิโนที่จำเป็นซึ่งร่างกายไม่สามารถชดเชยด้วยกรดอะมิโนอื่นหรือสารอื่น ๆ

สำหรับการรบกวนที่แท้จริงในการทำงานของ tRNAs อันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอยู่ที่การกลายพันธุ์ของยีนซึ่งแทรกแซงในบางจุดในการประมวลผลของการถ่ายโอน RNA และในกรณีที่เลวร้ายที่สุดนำไปสู่ความล้มเหลวในการทำงานของโมเลกุล tRNA ที่เกี่ยวข้อง ธาลัสซีเมียโรคโลหิตจางที่ตรวจสอบย้อนกลับไปสู่การกลายพันธุ์ของยีนใน intron 1 เป็นตัวอย่าง การกลายพันธุ์ของยีนในยีนที่เป็นรหัสสำหรับ intron 2 ก็นำไปสู่อาการเดียวกัน เป็นผลให้การสังเคราะห์ฮีโมโกลบินถูก จำกัด อย่างรุนแรงในเม็ดเลือดแดงเพื่อให้มีออกซิเจนไม่เพียงพอ