Die transferRNAs oder tRNAs dienen bei der Translation (Übersetzung der mRNA in ein Peptid) als Adapter-Moleküle: Sie binden an ihrem 3'-OH-Ende eine Aminosäure und setzen sich mit ihrem Anticodon an das komplementäre Codon in der A-Stelle eines Ribosoms.
Wenn Sie mit den eben genannten Begriffen nicht vertraut sind, sollten Sie sich zunächst die Einführungsseite zur Translation durchlesen.
Schauen wir uns mal ein typisches tRNA-Molekül an:
Zweidimensionales Modell einer tRNA
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende
Ein tRNA-Molekül besteht aus gut 70 RNA-Nucleotiden. Die dreidimensionale Struktur der tRNA ist recht komplex, wie man auf dem nächsten Bild sehen kann. Die zweidimensionale Darstellung ist wesentlich anschaulicher, aber eben leider auch stark vereinfacht.
Die tRNA-Moleküle bestehen meistens aus 73 bis 95 Nucleotiden. Außer den üblichen Basen der RNA G, C, A und U enthält tRNA ein paar chemisch veränderte Basen wie Dihydrouridin, Inosin, 2-Thiouridin, 4-Thiouridin, Pseudouridin, N4-Acetylcytidin und Thymidin [3]. Insgesamt hat man über 40 modifizierte Nucleotide in tRNA-Molekülen gefunden [1, S. 77].
Man erkennt in dem Molekül drei große Schleifen, die durch H-Brücken zwischen komplementären Basen zusammengehalten werden (Haarnadelschleifen). Die Anticodon-Schleife enthält das Anticodon der tRNA, mit dem sich die tRNA an das entsprechende Codon der mRNA setzt, wie man auf dem nächsten Bild gut sehen kann.
Der Akzeptor-Stamm oder Akzeptor-Arm ist mit seinem 3'-OH-Ende mit der Aminosäure verbunden, die von der tRNA transportiert wird. Auf diesem Bild ist die Aminosäure nicht mit eingezeichnet.
Die Dihydrouridin-Schleife (nach einem chemisch modifizierten Uridin-Baustein benannt) dient vor allem der Erkennung der tRNA durch die Aminoacyl-tRNA-Synthetase[3], während die Thymidin-Schleife (enthält das Nucleotid Thymidin, das sonst nur in der DNA vorkommt) für die Erkennung der tRNAs durch die Ribosomen eine wichtige Rolle spielt [4].
Die variable Schleife kann sehr groß sein, größer als zum Beispiel der T-Arm oder der D-Arm [1, S. 77]. Die Funktion dieser variablen Schleife ist noch nicht ganz geklärt.
Auf dieser Seite der Genetik-Abteilung (Proteinsynthese) wird ausführlich dargestellt, wie die tRNAs mit der Aminosäure beladen werden.
Zwei- und dreidimensionales Modell der tRNA
Quelle: Wikipedia, Autor: CNX OpenStax, Lizenz: Creative Commons Attribution 4.0 International license.
Hier sehen wir ein Wikicommons-Bild, das sowohl die zwei- wie auch die dreidimensionale Struktur der tRNA zeigt. Außerdem kann man sehr schön erkennen, wie die Aminosäure (hier Glutaminsäure) mit dem 3'-Ende der tRNA verbunden ist. Und schließlich ist auch die Paarung des Anticodons CUC mit dem Codon GAG auf der mRNA zu sehen.
Gene für die tRNAs
Man sollte es nicht glauben, obwohl es nur 20 Aminosäuren in den Proteinen des Menschen gibt und theoretisch 64 tRNAs für den Ablauf der Translation ausreichen sollten (für jedes Codon eine tRNA), gibt es 597 tRNA-Gene beim Menschen [2, S. 96]. Allein für die Aminosäure Alanin zählt man 47 tRNA-Gene.
Das ist aber noch gar nichts! Der Zebrafisch hat 12.292 Gene für seine tRNAs [2, S. 115].
Bei Prokaryoten sind mehrere tRNA-Gene zu einem Operon zusammengefasst, das zunächst komplett transkribiert wird. Die so entstandene prä-RNA wird dann in die einzelnen tRNAs zerlegt. Hier haben wir also ein Beispiel für RNA-Prozessierung bei Prokaryoten. Normalerweise kommt RNA-Prozessierung nur bei Eukaryoten vor, ist ja sogar ein Charakteristikum der Eukaroyten (Spleißen der mRNA).
Quellen: