tRNA atau RNA transfer memainkan peran kunci dalam translasi, proses sintesis protein dari asam amino dalam urutan yang ditentukan oleh informasi yang terkandung dalam messenger RNA. Selama proses ini, triplet nukleotida (kodon) dari messenger RNA diterjemahkan menurut kode genetik menjadi salah satu dari 20 asam amino. tRNA berfungsi sebagai kamus dalam proses penerjemahan ini.
Mereka mengandung urutan nukleotida triplet spesifik, antikodon, dan mereka terikat pada asam amino spesifik (serumpun). Selama sintesis protein oleh ribosom, tRNA mengirimkan asam amino yang benar melalui interaksi wilayah antikodonnya dengan kodon pelengkap pada RNA pembawa pesan. Terlepas dari daerah antikodonnya yang berbeda, tRNA yang berbeda memiliki struktur yang sangat mirip, memungkinkan mereka untuk masuk ke dalam situs pengikatan tRNA di ribosom.
Artikel ini berfokus pada RNA transfer (tRNA). Ini akan mencakup apa tRNA adalah, apa yang dilakukannya dalam sel kita, dan bagaimana itu dibuat. Hal ini juga akan memberikan gambaran singkat tentang sejarah penemuan tRNA.
Pengertian tRNA
transfer RNA, atau tRNA, adalah anggota dari keluarga asam nukleat yang disebut asam ribonukleat. Molekul RNA terdiri dari nukleotida, yang merupakan bahan bangunan kecil untuk kedua RNA dan DNA. tRNA adalah molekul RNA khusus dengan tujuan yang sangat spesifik, untuk membawa subunit protein (asam amino) ke ribosom, di mana protein dibangun.
Salah satu penemu DNA, Francis Crick, pertama menyarankan bahwa tRNA harus ada. Pada saat itu, para ilmuwan tahu bahwa informasi genetik disimpan dalam inti DNA dan DNA yang membawa petunjuk tentang cara untuk membuat protein. DNA tidak meninggalkan inti, sehingga sel-sel kita membuat salinan DNA yang disebut RNA (mRNA). mRNA meninggalkan nukleus dan terikat oleh ribosom, mesin molekuler yang bertindak sebagai pabrik yang membuat protein.
Para ilmuwan memahami bahwa sementara DNA dan RNA hampir alfabet yang sama, protein yang sangat berbeda. Francis Crick mengusulkan bahwa harus ada molekul kecil yang mampu menerjemahkan mRNA menjadi protein. Ilmuwan lain membuktikan teorinya. Gambar 1 menunjukkan apa yang tampak seperti tRNA.
Struktur
tRNA adalah jenis RNA terlipat yang stabil yang ada di semua sel hidup. Struktur sekunder dari sebagian besar tRNA terdiri dari empat batang heliks (ditunjukkan dalam warna cyan, biru, merah dan kuning) yang tersusun dalam struktur daun semanggi dan persimpangan empat arah pusat. Dalam tiga dimensi, tRNA mengadopsi bentuk “L”, dengan ujung akseptor (⚞⚟) di satu ujung dan antikodon (⚞⚟) di ujung lainnya.
Pada ujung akseptor, asam amino terikat melalui gugus 2′-OH atau 3′-OH dari nukleotida terakhir di batang akseptor. Di ujung molekul adalah antikodon, yang berpasangan dengan kodon komplementernya pada RNA pembawa pesan.
Kedua lengan “L” (kartun) dibentuk oleh penumpukan akseptor dan batang TΨC di satu sisi, dan antikodon dan batang D di sisi lain. Interaksi tersier antara TΨC- dan D-loop membentuk sudut bentuk-L dan menstabilkan struktur. Ikatan hidrogen Non-Watson-Crick penting dalam inti ini (visualisasikan secara interaktif di antarmuka web DSSR Jmol)).
Selain empat loop batang, tRNA memiliki loop variabel yang terletak di antara akseptor dan batang D. Putaran variabel ini bisa sangat kecil, tetapi untuk beberapa tRNA seperti tRNA spesifik serin atau leusin, ini dapat membentuk heliks tambahan.
Nukleotida yang dimodifikasi. Kebanyakan tRNA mengandung nukleotida termodifikasi, yang ditambahkan setelah transkripsi oleh enzim spesifik. Modifikasi yang umum termasuk isomerisasi uridin menjadi pseudouridin (Ψ), metilasi ribosa dan / atau basa, tiolasi, reduksi uridin menjadi dihidrouridin (D).
Lingkaran antikodon tRNA cukup sering mengandung basa yang mengalami hipermodifikasi, yang fungsinya untuk menstabilkan interaksi kodon-antikodon di dalam ribosom. Sifat dan posisi modifikasi nukleotida spesifik dari organisme dan jenis tRNA. Nukleotida termodifikasi yang umum meliputi:
- 5-methyluridine (ribothymidine) pada posisi 54
- pseudouridine pada posisi 55 (perhatikan ikatan karbon-karbon (⚟) yang menghubungkan gula dan basa)
- dihydrouridine (s) di D-loop
- 7-methylguanosine pada posisi 46
Fungsi
Tugas tRNA adalah untuk membaca pesan dari asam nukleat (nukleotida) dan menerjemahkannya ke dalam protein (asam amino). Dengan demikian, proses pembuatan protein dari template mRNA disebut translasi. Bagaimana tRNA membaca mRNA? Ini membaca mRNA pendek, kata-kata tiga huruf disebut kodon. Setiap kodon individu sesuai dengan asam amino. Ada empat nukleotida berbeda dalam mRNA. Jika Anda melakukan matematika untuk mencari tahu berapa banyak kodon yang berbeda ada, Anda tiba di 64 (4 potong dadu). Ada satu tRNA molekul untuk setiap kodon.
Menariknya, hanya ada 21 asam amino yang berbeda. Ini membawa pada gagasan bahwa kode genetik kita adalah berlebihan. Artinya, kita memiliki 64 kodon yang berbeda dan hanya 21 asam amino. Bagaimana kita mengatasi masalah ini? Lebih dari satu kodon dapat menentukan untuk asam amino. Gambar 2 menunjukkan semua kombinasi dari asam nukleat (kodon) dan mana asam amino ditentukan oleh mana kodon. Seperti yang Anda lihat dalam tabel, tidak setiap asam amino memiliki empat kodon pada kenyataannya metionin hanya memiliki satu. Perhatikan, bagaimanapun, bahwa setiap kodon hanya memiliki satu asam amino yang sesuai. Jadi kita katakan bahwa kode genetik adalah berlebihan, tetapi tidak ambigu. Sebagai contoh, kodon GUU, GUC, GUA, dan GUG semua kode untuk valin (redundancy), dan tidak satupun dari mereka tentukan setiap asam amino lain (tidak ada ambiguitas).
Tabel asam amino dan kodon
Jadi, kita sekarang tahu bahwa pekerjaan dari tRNA adalah untuk membawa asam amino ke ribosom. Kita juga tahu bahwa setiap kodon memiliki tRNA sendiri dan kita tahu masing-masing tRNA juga memiliki asam amino sendiri yang melekat padanya. Selanjutnya, kita tahu bahwa pekerjaan dari tRNA adalah untuk mengangkut asam amino ke ribosom untuk produksi protein. Ini tRNA tidak menjadi bagian dari protein yang menunjukkan bahwa tRNA baik dapat dilampirkan ke asam amino atau bebas. Kita menyebut ini dibebankan atau bermuatan. Bagaimana ini bekerja? Secara singkat, asam amino bermuatan pergi ke kolam asam amino. Di sini ia menemukan satu asam amino tertentu yang dapat dilampirkan dan mengikat itu (menjadi dibebankan). Kemudian ia membawa asam amino kembali ke ribosom di mana asam amino ditransfer dari tRNA ke protein tumbuh.
Pada titik ini, penting untuk diingat bahwa asam amino ditambahkan ke protein dalam urutan tertentu. Perintah yang terkandung dalam kode mRNA dalam ribosom. Bagaimana tRNA tahu apakah itu membawa asam amino yang tepat, yaitu asam amino yang perlu ditambahkan berikutnya sesuai dengan urutan kodon dari mRNA? Mudah, tRNA memiliki anticodons sebagai bagian dari urutan mereka.
Sebuah antikodon adalah urutan kebalikan dari kodon. Jika anda melihat gambar 1 Anda dapat melihat bahwa di bagian bawah loop biru adalah wilayah hitam. Ini adalah urutan antikodon. Bahkan, urutan antikodon juga menceritakan tRNA asam amino yang dapat menempel di kolam renang. Asam amino yang melekat ujung kuning dari tRNA. Urutan antikodon bekerja seperti urutan kodon. Dengan demikian, masing-masing asam amino memiliki lebih dari satu antikodon yang mengenalinya, tetapi masing-masing antikodon hanya mengakui satu asam amino.
Sintesis
Pada sel eukariotik, tRNA yang dibuat oleh protein khusus yang bertuliskan kode DNA dan membuat salinan RNA (pre-tRNA). Proses ini disebut transkripsi dan untuk membuat tRNA itu dilakukan oleh RNA polimerase III. Pre-tRNA diproses setelah mereka meninggalkan inti. Pertama, beberapa nukleotida yang dipotong dan kemudian nukleotida 73-94 tali panjang tersisa dilipat menjadi bentuk yang Anda lihat dalam gambar 1.
