トランスファーRNA

の トランスファーRNA は、70〜95個の核酸塩基で構成される短鎖RNAであり、2次元で見ると、3〜4個のループを持つクローバーのような構造です。

既知の20のタンパク質構成アミノ酸のそれぞれについて、サイトゾルから「その」アミノ酸を取り込み、小胞体のリボソーム上のタンパク質の生合成に利用できるようにするトランスファーRNAが少なくとも1つあります。

トランスファーRNAとは？

国際的に知られているトランスファーRNA tRNA 略して、約75から95の核酸塩基で構成され、2次元の平面図では、3つの変更不能で1つの可変ループとアミノ酸アクセプターステムを持つクローバーのような構造を連想させます。

三次元三次構造では、tRNA分子はL字型に似ており、短い脚はアクセプターステムに対応し、長い脚はアンチコドンループに対応しています。 4つの変更されていないヌクレオシドであるアデノシン、ウリジン、シチジン、およびグアノシンは、DNAおよびRNAの基本的なビルディングブロックでもありますが、tRNAの一部は、DNAおよびRNAの一部ではない、合計6つの修飾ヌクレオシドで構成されています。追加のヌクレオシドは、ジヒドロウリジン、イノシン、チオウリジン、プソイドウリジン、N4-アセチルシチジンおよびリボチミジンです。

tRNAの各分岐では、DNAに類似した二本鎖のセクションで共役核酸塩基が形成されます。各tRNAは、20の既知のタンパク質構成アミノ酸の特定のものだけを取り込み、生合成のために粗い小胞体に輸送し、そこで利用可能にすることができます。したがって、少なくとも1つの特殊化したトランスファーRNAが各タンパク質構成アミノ酸で利用可能でなければなりません。実際には、特定のアミノ酸に利用可能な複数のtRNAがあります。

機能、効果、タスク

トランスファーRNAの主な役割は、サイトゾルからの特定のタンパク新生アミノ酸をそのアミノ酸受容体にドッキングさせ、それを小胞体に輸送し、最後に付着したアミノ酸のカルボキシ基にペプチド結合を介して付着させることです。 1つのアミノ酸によって拡張されました。

次のtRNAは、コーディングに従って「正しい」アミノ酸を保存する準備ができています。プロセスは高速で行われます。ヒト細胞を含む真核生物では、タンパク質合成中にポリペプチド鎖が毎秒約2アミノ酸長くなります。平均エラー率は1000あたり約1アミノ酸です。これは、およそ1000分の1のアミノ酸がタンパク質合成中に誤ってソートされたことを意味します。明らかに、進化の過程で、このエラー率は必要なエネルギー消費と考えられるマイナスのエラー効果との間の最良の妥協点として横ばいになっています。

タンパク質合成のプロセスは、成長中にほとんどすべての細胞で行われ、残りの代謝をサポートします。 mRNA（メッセンジャーRNA）が対応するDNAの遺伝子セグメントのコピーを作成した場合、tRNAは特定のアミノ酸を選択して輸送するという重要なタスクと機能のみを実行できます。各アミノ酸は基本的に、3つの核酸塩基、コドンまたはトリプレットのシーケンスによってコード化されるため、4つの可能な核酸塩基は、算術的に4の3乗に等しい64の可能性に等しくなります。しかしながら、たんぱく質生成アミノ酸は20しかないので、いくつかのトリプレットは開始または終了コドンとして制御に使用できます。また、いくつかのアミノ酸はいくつかの異なるトリプレットによってコードされています。

これには、コドンの誤ったシーケンスが偶然に同じアミノ酸をコードするか、または類似した特性を持つアミノ酸がタンパク質に組み込まれるため、点突然変異に対する特定のエラー耐性が達成されるという利点があります。またはその機能は少し制限されています。

教育、発生、特性および最適値

トランスファーRNAは、ほとんどすべての細胞に異なる量および異なる組成で存在します。それらは他のタンパク質と同様にコード化されています。個々のtRNAの設計図には、さまざまな遺伝子が関与しています。責任のある遺伝子は、細胞質の細胞核で転写されます。そこでは、いわゆる前駆体またはプレtRNAも、それらが核膜を通ってサイトゾルに輸送される前に合成されます。

プレインtRNAは、細胞のサイトゾルのみにあり、いわゆるイントロンをスプライシングすることにより、遺伝子に機能を持たず、運ばれるだけで、とにかく転写される塩基配列です。さらなる活性化ステップの後、tRNAは特定のアミノ酸の輸送に利用できます。ミトコンドリアは独自のRNAを持っているため、特別な役割を果たします。これには、独自の目的でtRNAを遺伝的に定義する遺伝子も含まれています。ミトコンドリアのtRNAはミトコンドリア内で合成されます。

タンパク質合成におけるさまざまなトランスファーRNAのほぼ普遍的な関与とそれらの迅速な変換のため、最適な濃度値または上限と下限の参照値を与えることはできません。サイトゾルおよびtRNAを活性化できる他の酵素における対応するアミノ酸の可用性は、tRNAの機能にとって重要です。

病気と障害

トランスファーRNAの機能障害の最大の危険は、アミノ酸の供給の欠如、特に体が他のアミノ酸または他の物質で補うことができない必須アミノ酸の欠如にあります。

tRNAの機能の実際の障害に関して、最大の危険性は、遺伝子変異にあります。これは、トランスファーRNAのプロセシングの特定の時点で介入し、最悪の場合、対応するtRNA分子の機能障害につながります。イントロン1の遺伝子変異に起因する貧血であるサラセミアがその一例です。イントロン2をコードする遺伝子の遺伝子変異も同じ症状を引き起こします。その結果、赤血球ではヘモグロビンの合成が厳しく制限され、酸素の供給が不十分になります。