Trasferimento di RNA

Il Trasferimento di RNA è un RNA a catena corta, composto da 70 a 95 basi azotate e, in vista bidimensionale, ha una struttura simile a un trifoglio con 3-4 anse.

Per ciascuno dei 20 amminoacidi proteinogenici conosciuti esiste almeno 1 RNA di trasferimento che può prelevare il “suo” amminoacido dal citosol e renderlo disponibile per la biosintesi di una proteina su un ribosoma del reticolo endoplasmatico.

Cos'è Transfer RNA?

L'RNA di trasferimento, noto a livello internazionale come tRNA abbreviato, consiste di circa 75-95 basi azotate e, nella vista in pianta bidimensionale, ricorda una struttura a quadrifoglio con tre ansa immutabili e una variabile e il gambo accettore degli amminoacidi.

Nella struttura terziaria tridimensionale, una molecola di tRNA è più simile a una forma a L, con la gamba corta corrispondente allo stelo accettore e la gamba lunga all'ansa dell'anticodone. Oltre ai quattro nucleosidi invariati adenosina, uridina, citidina e guanosina, che costituiscono anche gli elementi costitutivi di base del DNA e dell'RNA, parte del tRNA consiste in un totale di sei nucleosidi modificati che non fanno parte del DNA e dell'RNA. I nucleosidi aggiuntivi sono diidrouridina, inosina, tiouridina, pseudouridina, N4-acetilcitidina e ribotimidina.

In ogni ramo del tRNA, si formano basi azotate coniugate con sezioni a doppio filamento analoghe al DNA. Ogni tRNA può assorbire solo un certo di 20 amminoacidi proteinogenici noti e trasportarlo al reticolo endoplasmatico ruvido per la biosintesi e renderlo disponibile lì. Di conseguenza, almeno un RNA di trasferimento specializzato deve essere disponibile per ciascun amminoacido proteinogenico. In realtà c'è più di un tRNA disponibile per certi amminoacidi.

Funzione, effetto e compiti

Il compito principale dell'RNA di trasferimento è quello di consentire a uno specifico amminoacido proteinogenico del citosol di attraccare sul suo accettore di amminoacidi, di trasportarlo al reticolo endoplasmatico e di fissarlo lì tramite un legame peptidico al gruppo carbossilico dell'amminoacido che si è depositato per ultimo, in modo che la proteina che si forma esteso da un amminoacido.

Il tRNA successivo è quindi nuovamente pronto per memorizzare l'amminoacido "corretto" in base alla codifica. I processi avvengono ad alta velocità. Negli eucarioti, comprese le cellule umane, le catene polipeptidiche si allungano di circa 2 amminoacidi al secondo durante la sintesi proteica. Il tasso di errore medio è di circa un amminoacido su mille. Ciò significa che circa un millesimo di amminoacido è stato ordinato in modo errato durante la sintesi proteica. Ovviamente, nel corso dell'evoluzione, questo tasso di errore si è stabilizzato come il miglior compromesso tra il dispendio energetico necessario ed i possibili effetti negativi dell'errore.

Il processo di sintesi proteica avviene in quasi tutte le cellule durante la crescita e per supportare il resto del metabolismo. Il tRNA può adempiere al suo importante compito e funzione di selezionare e trasportare determinati amminoacidi solo se l'mRNA (RNA messaggero) ha creato copie dei corrispondenti segmenti genici del DNA. Ogni amminoacido è fondamentalmente codificato dalla sequenza di tre basi nucleiche, il codone o la tripletta, in modo che le quattro possibili basi nucleiche aritmeticamente 4 alla potenza di 3 equivalgano a 64 possibilità. Tuttavia, poiché ci sono solo 20 aminoacidi proteinogenici, alcune terzine possono essere utilizzate per il controllo come codoni iniziali o finali. Inoltre, alcuni amminoacidi sono codificati da diverse triplette diverse.

Ciò ha il vantaggio che si ottiene una certa tolleranza all'errore verso le mutazioni puntiformi perché o la sequenza errata del codone codifica lo stesso amminoacido o perché un amminoacido con proprietà simili è incorporato nella proteina, così che in molti casi la proteina sintetizzata è in definitiva priva di errori o la sua funzionalità è solo un po 'limitata.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Gli RNA di trasferimento sono presenti in quasi tutte le cellule in quantità e composizioni diverse. Sono codificati come altre proteine. Diversi geni sono responsabili dei modelli dei singoli tRNA. I geni responsabili vengono trascritti nel nucleo cellulare del carioplasma, dove vengono sintetizzati anche i cosiddetti precursori o pre-tRNA prima di essere trasportati attraverso la membrana nucleare nel citosol.

Solo nel citosol della cellula sono presenti i pre-tRNA, mediante giunzione dei cosiddetti introni, sequenze di basi che non hanno alcuna funzione sui geni e vengono solo trasportate, ma vengono comunque trascritte. Dopo ulteriori passaggi di attivazione, il tRNA è disponibile per il trasporto di un certo amminoacido. I mitocondri svolgono un ruolo speciale perché hanno il proprio RNA, che contiene anche geni che definiscono geneticamente i tRNA per i propri bisogni. I tRNA mitocondriali sono sintetizzati intramitocondrialmente.

A causa della partecipazione pressoché universale di diversi RNA di trasferimento nella sintesi proteica e per la loro rapida conversione, non è possibile fornire valori di concentrazione ottimali o valori di riferimento con limiti superiori e inferiori. La disponibilità di amminoacidi corrispondenti nel citosol e altri enzimi in grado di attivare i tRNA è importante per la funzione dei tRNA.

Malattie e disturbi

I pericoli maggiori per un'interruzione della funzione dell'RNA di trasferimento risiedono nella mancanza di apporto di aminoacidi, in particolare una mancanza di aminoacidi essenziali, che l'organismo non può compensare con altri aminoacidi o con altre sostanze.

Per quanto riguarda i reali disturbi nella funzione dei tRNA, il pericolo maggiore risiede nelle mutazioni geniche, che intervengono in determinati punti nell'elaborazione dell'RNA di trasferimento e, nel peggiore dei casi, portano ad un fallimento funzionale della corrispondente molecola di tRNA. La talassemia, un'anemia attribuita a una mutazione genetica nell'introne 1, funge da esempio. Anche una mutazione genetica nel gene che codifica per l'introne 2 porta allo stesso sintomo. Di conseguenza, la sintesi dell'emoglobina è fortemente limitata negli eritrociti, in modo che si verifichi un apporto inadeguato di ossigeno.