העברת RNA: פונקציה ומחלות

העברת RNA הוא RNA קצר שרשרת המורכב מגרעין 70 עד 95 בסיסים ובעל מבנה דמוי עלה תלתן עם 3 עד 4 לולאות במבט הדו-ממדי. לכל אחד מ -20 החלבונים הידועים חומצות אמינו, קיים לפחות RNA העברה אחד שיכול לקחת חומצת אמינו "שלה" מהציטוזול ולהפוך אותה לזמינה לביוסינתזה של חלבון בריבוזום של הרטיקולום האנדופלזמי.

מהו RNA להעביר?

העברת RNA, בקיצור בינלאומי כ- tRNA, מורכבת מכ- 75 עד 95 גרעין בסיסים ובתצוגת תכנית דו ממדית, דומה למבנה דמוי עלה תלתן עם שלוש לולאות לא משתנות ולולאה משתנה אחת, כמו גם גזע קבלת חומצות האמינו. במבנה השלישוני התלת מימדי, מולקולת tRNA דומה יותר לצורת L, עם הקצר רגל המתאים לגזע המקבל והרגל הארוכה המתאימה לולאת האנטי-קודון. בנוסף לארבעת הנוקלאוזידים שלא השתנו אדנוזין, uridine, cytidine ו- guanosine, המהווים גם את אבני הבניין הבסיסיות של DNA ו- RNA, חלק מ- tRNA מורכב בסך הכל משישה נוקלאוזידים מהונדסים שאינם חלק מ- DNA ו- RNA. הנוקלאוזידים הנוספים הם דיהידרואורידין, אינוזין, תיואורידין, פסאודורידין, N4- אצטילצידין, וריבוטימידין. בכל ענף של tRNA, גרעין מצומד בסיסים טופס עם קטעים דו-גדיליים אנלוגיים ל- DNA. כל tRNA יכול לקחת ולהעביר רק אחד ספציפי מתוך 20 חלבונים ידועים חומצות אמינו לרטיקולום האנדופלזמי המחוספס לביוסינתזה. לפיכך, עבור כל חומצת אמינו חלבונית, יש להזמין לפחות RNA העברה מיוחד. במציאות, יותר מ- tRNA אחד זמין בוודאות חומצות אמינו.

פונקציה, פעולה ותפקידים

התפקיד העיקרי של ה- RNA ההעברה הוא לאפשר לחומצת אמינו חלבונית ספציפית מהציטוזול לעגן בקבלן חומצות האמינו שלה, להעביר אותה לרשתית האנדופלזמית ושם להיקשר לקבוצת הקרבוקסי של חומצת האמינו האחרונה המחוברת דרך קשר פפטיד, כך שהחלבון המתהווה מתארך בחומצת אמינו אחת. ה- tRNA הבא מוכן לצרף את חומצת האמינו "הנכונה" בהתאם לקידוד. התהליכים מתרחשים במהירות גבוהה. באיקריוטים, כלומר גם בתאים אנושיים, שרשראות הפוליפפטיד מתארכות בכ -2 אמינו חומצות לשנייה במהלך סינתזת החלבון. שיעור השגיאות הממוצע הוא בערך חומצת אמינו אחת לאלף. המשמעות היא שבמהלך סינתזת החלבון כל אלף חומצת אמינו סודרה באופן שגוי. ברור שבמהלך האבולוציה, שיעור השגיאות הזה התיישב כפשרה הטובה ביותר בין הוצאת אנרגיה נחוצה לבין השפעות שגיאה שליליות אפשריות. תהליך סינתזת החלבון מתרחש כמעט בכל התאים במהלך הגדילה וכדי לתמוך בתפקודים מטבוליים אחרים. ה- tRNA יכול לבצע את משימתו ותפקידה החשובים רק בבחירת והובלת אמינו מסוימים חומצות אם ה- mRNA (ה- messenger RNA) עשה עותקים של המקביל גֵן קטעי ה- DNA. כל חומצת אמינו מקודדת בעצם על ידי הרצף של שלושה בסיסי גרעין, הקודון או השלישיות, כך שעם ארבעת בסיסי הגרעין האפשריים, 4 בעוצמה של 3 שווה 64 אפשרויות אריתמטית. עם זאת, מכיוון שיש רק 20 אמינו חלבונים חומצות, ניתן להשתמש בשלישיות מסוימות לבקרה כקודונים ראשוניים או סופיים. כמו כן, כמה חומצות אמינו מקודדות על ידי מספר שלישיות שונות. יש לזה את היתרון בכך שהם מספקים מידה של סובלנות תקלות למוטציות נקודתיות, משום שהרצף הפגום של הקודון מקודד במקרה את אותה חומצת אמינו, או משום שחומצת אמינו בעלת תכונות דומות משולבת בחלבון, כך שבמקרים רבים חלבון מסונתז הוא בסופו של דבר ללא תקלות או שהפונקציונליות שלו מוגבלת במידה מסוימת.

גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים

RNAs העברה קיימים כמעט בכל התאים בכמויות שונות ובהרכב. הם מקודדים כמו אחרים חלבונים. גנים שונים אחראים על שרטוטים של tRNAs בודדים. הגנים האחראיים מועתקים בגרעין בקריאופלזמה, שם מה שמקורם גם המבשרים או טרום-רנ"א מסונתזים לפני שהם מועברים על פני הקרום הגרעיני לציטוזול. רק בציטוזול התא מופעלים טרום-רנ"א המופעלים על ידי שחבור מה שנקרא אינטרונים, רצפי בסיס שאין להם שום פונקציה על הגנים ונגררים רק לאורך, אך בכל זאת מועתקים. לאחר שלבי הפעלה נוספים, ה- tRNA זמין להובלה של חומצת אמינו ספציפית. מיטוכונדריה ממלאים תפקיד מיוחד מכיוון שיש להם RNA משלהם, המכיל גם גנים המגדירים גנטית tRNAs לצרכים שלהם. TRNAs מיטוכונדריה מסונתזים תוך-רחמי. בגלל המעורבות הכמעט אוניברסלית של RNA העברה שונה בסינתזת חלבונים ובגלל ההמרות המהירות שלהם, אין אופטימלי ריכוז ניתן לתת ערכים או ערכי ייחוס עם גבולות עליונים ותחתונים. חשוב לתפקודם של tRNAs הוא זמינותן של חומצות אמינו מתאימות בציטוזול ובאחרות אנזימים מסוגלים להפעיל tRNAs.

מחלות והפרעות

האיומים העיקריים להעברת תפקוד לקוי של RNA הם חסרים בחומצות אמינו, במיוחד חסרים ב חומצות אמינו חיוניות שהגוף לא יכול לפצות עליהם עם חומצות אמינו אחרות או עם חומרים אחרים. ביחס להפרעות אמיתיות בתפקוד ה- tRNA, הסכנה הגדולה ביותר טמונה גֵן מוטציות שמתערבות בנקודות ספציפיות בעיבוד ה- RNA העובר ובמקרה הגרוע ביותר עוֹפֶרֶת לאובדן תפקוד של מולקולת ה- tRNA המקבילה. תלסמיה, אנמיה מיוחס לא גֵן מוטציה באינטרון 1, משמשת כדוגמה. מוטציה גנטית של הגן המקודד אינטרון 2 מובילה גם היא לאותו סימפטום. כתוצאה מכך, יש לקויות קשות המוגלובין סינתזה ב אריתרוציטים, וכתוצאה מכך לקוי חמצן לְסַפֵּק.