Prenesite RNA

The Prenesite RNA je kratkoverižna RNA, ki je sestavljena iz 70 do 95 nukleobaz in ima v dvodimenzionalnem pogledu struno podobno strukturo s 3 do 4 zankami.

Za vsako od 20 znanih proteinogenih aminokislin obstaja vsaj 1 prenosna RNA, ki lahko prevzame "svojo" aminokislino iz citosola in jo da na voljo za biosintezo proteina na ribosomu endoplazemskega retikuluma.

Kaj je transferna RNA?

RNA za prenos, mednarodno znana kot tRNA skrajšana, obsega približno 75 do 95 nukleobaz in v dvodimenzionalnem planskem pogledu spominja na struno podobno strukturo s tremi nespremenljivimi in eno spremenljivo zanko ter steblom sprejemnika aminokislin.

V tridimenzionalni terciarni strukturi je molekula tRNA bolj podobna obliki L, kratka noga pa ustreza steblu akceptorja, dolga noga pa antikodonski zanki. Poleg štirih nespremenjenih nukleozidov adenozina, uridina, citidina in gvanozina, ki tvorijo tudi osnovne gradnike DNK in RNK, del tRNK sestavlja še šest šestih spremenjenih nukleozidov, ki niso del DNK in RNK. Dodatni nukleozidi so dihidrouridin, inozin, tiouridin, pseudouridin, N4-acetilcitidin in ribotimidin.

V vsaki veji tRNA se konjugirajoče nukleobaze tvorijo z dvojnimi verigami, analognimi DNK. Vsaka tRNA lahko prevzame le nekatere od 20 znanih proteinogenih aminokislin in jo prenese v grob endoplazemski retikulum za biosintezo in tam omogoči dostop. V skladu s tem mora biti za vsako proteinogeno aminokislino na voljo vsaj ena specializirana transferna RNA. V resnici je za nekatere aminokisline na voljo več kot tRNA.

Funkcija, učinek in naloge

Glavna naloga prenosne RNK je, da omogoči določeni proteinogeni aminokislini iz citosola, da se prilepi na njen sprejemnik aminokislin, ga transportira v endoplazemski retikulum in ga pritrdi tja preko peptidne vezi na karboksi skupino aminokislin, ki je bila nazadnje odložena, tako da se protein, ki nastane podaljša za eno aminokislino.

Naslednja tRNA je nato spet pripravljena za shranjevanje »pravilne« aminokisline glede na kodiranje. Procesi tečejo z veliko hitrostjo. V evkariotih, vključno s človeškimi celicami, se polipeptidne verige med sintezo beljakovin podaljšajo za približno 2 aminokislinami na sekundo. Povprečna stopnja napake je približno ena aminokislina na tisoč. To pomeni, da je bila približno vsaka tisočina aminokislin med sintezo beljakovin napačno razvrščena. Očitno se je ta stopnja napak med razvojem izenačila kot najboljši kompromis med potrebnimi izdatki za energijo in možnimi negativnimi učinki napak.

Proces sinteze beljakovin poteka v skoraj vseh celicah med rastjo in podpira preostanek presnove. TRNA lahko izpolni svojo pomembno nalogo in funkcijo izbire in prenosa določenih aminokislin le, če je mRNA (messenger RNA) naredila kopije ustreznih genskih segmentov DNK. Vsaka aminokislina je v osnovi kodirana z zaporedjem treh nukleinskih baz, kodona ali tripleta, tako da so štiri možne nukleinske baze aritmetično 4 do moči 3 enake 64 možnosti. Ker pa je le 20 proteinogenih aminokislin, lahko nekatere trojčke uporabimo kot začetne ali končne kodone za nadzor. Tudi nekatere aminokisline kodira več različnih trojčkov.

Prednost tega je, da je dosežena določena toleranca na napake do točkovnih mutacij, ker se zgodi, da nepravilno zaporedje kodona kodira isto aminokislino ali ker je aminokislina s podobnimi lastnostmi vgrajena v protein, tako da je v mnogih primerih sintetizirani protein na koncu brez napak ali pa je njegova funkcionalnost le malo omejena.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Prenosne RNK so prisotne v skoraj vseh celicah v različnih količinah in različnih sestavah. So kodirani kot drugi proteini. Za načrte posameznih tRNA so odgovorni različni geni. Odgovorni geni se transkribirajo v celično jedro v karioplazmi, kjer se sintetizirajo tudi tako imenovani prekurzorji ali pre-tRNA, preden se preko jedrske membrane prenesejo v citosol.

Le v citosolu celice so pre-tRNA z odvajanjem tako imenovanih intronov bazne sekvence, ki ne delujejo na genih in se prenašajo samo, ampak se vseeno prepisujejo. Po nadaljnjih aktivacijskih korakih je tRNA na voljo za transport določene aminokisline. Mitohondrije igrajo posebno vlogo, ker imajo svojo RNA, ki vsebuje tudi gene, ki gensko definirajo tRNA za lastne potrebe. TRNA mitohondrijev se sintetizira intramitohondrialno.

Zaradi skoraj univerzalne udeležbe različnih prenosnih RNA v sintezi beljakovin in zaradi njihove hitre pretvorbe ni mogoče podati optimalnih koncentracijskih vrednosti ali referenčnih vrednosti z zgornjo in spodnjo mejo. Za delovanje tRNK je pomembna razpoložljivost ustreznih aminokislin v citosolu in drugih encimih, ki lahko aktivirajo tRNA.

Bolezni in motnje

Največje nevarnosti za motnje delovanja prenosne RNA so pomanjkanje oskrbe z aminokislinami, zlasti pomanjkanje esencialnih aminokislin, ki jih telo ne more nadomestiti z drugimi aminokislinami ali z drugimi snovmi.

Glede na resnične motnje v delovanju tRNA največjo nevarnost predstavljajo genske mutacije, ki posegajo na določenih točkah pri predelavi prenosne RNA in v najslabšem primeru vodijo v funkcionalno odpoved ustrezne molekule tRNA. Talassemija, anemija, ki sega v gensko mutacijo v intronu 1, služi kot primer. Genska mutacija v genu, ki kodira za intron 2, vodi tudi do istega simptoma. Zaradi tega je sinteza hemoglobina v eritrocitih močno omejena, tako da pride do nezadostne oskrbe s kisikom.