Was ist die tRNA und welche Funktion hat sie? In diesem Beitrag erklären wir dir den Aufbau, die Funktion und die Beladung der tRNA.
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Inhaltsübersicht
tRNA einfach erklärt
Unter einer tRNA kannst du dir eine spezielle RNA vorstellen, die eine Aminosäure trägt. Die tRNA besitzt eine typische Kleeblattform. Am Ende des „Stieles“ ist die Aminosäure befestigt.
Die tRNAs liegen frei im Cytoplasma einer Zelle . Sie haben eine wichtige Aufgabe bei der Proteinbiosynthese. Sie transportieren Aminosäuren zu den Ribosomen, wo diese eine lange Aminosäurenkette bilden und in Proteine umgewandelt werden. Proteine sind überall in deinem Körper wichtig, zum Beispiel sind sie die Antikörper bei der Immunabwehr.
Damit dies möglich ist, muss die tRNA vorher mit der Aminosäure beladen werden. Dafür ist das Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase notwendig. Sie verknüpft die Aminosäure mit der tRNA.
Die Definition sieht so aus:
Die tRNA (engl. transfer-RNA = Transport-RNA) ist eine spezielle Art der RNA, die eine Aminosäure mit sich trägt. Sie transportiert diese Aminosäure an die Ribosomen, wo die Proteinherstellung während der Proteinbiosynthese stattfindet.
RNA Struktur
Alle Arten der RNA weisen grundlegend den gleichen Aufbau auf.
Der Grundbaustein der RNA ist das Nukleotid. Die Ribosemoleküle und die Phosphatreste bilden das Rückgrat der RNA.
Eine RNA besteht aus organischen Basen, Phosphatresten und Zuckermolekülen. Du kannst bei der RNA vier verschiedene organische Basen (= Basen mit C-Atomen) unterscheiden. Die organischen Basen der RNA sind Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil.
Bei dem Zucker in der RNA handelt es sich um die aus fünf Kohlenstoffatomen bestehende Ribose. Der dritte Bestandteil der RNA ist der Phosphatrest HPO42-. Phosphatreste entstehen, wenn Phosphorsäure (H3PO4) Wasserstoffprotonen H+ abgibt.
Jeweils eine Base und ein Ribosemolekül sind durch eine N-glykosidische Bindung verbunden. Eine Base und ein Ribosemolekül bilden zusammen einen Nukleosid.
Die Bindung zwischen der Ribose und dem Phosphatrest kannst du als Esterbindung bezeichnen. Ein Nukleosid und ein Phosphatrest bilden gemeinsam ein Nukleotid.
Viele Nukleotide legen sich aneinander und bilden den tRNA-Strang. Damit ein solcher Strang entstehen kann, bildet sich zwischen zwei Nukleotiden noch eine Bindung aus. Dabei handelt es sich ebenso um eine Esterbindung, welche zwischen dem Phosphatrest des einen und der Ribose des anderen Nukleotids entsteht.
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tRNA Aufbau
Der aus den Nukleotiden gebildete Einzelstrang bildet eine besondere Form, die einem Kleeblatt gleicht. Diese Form kommt durch das Falten des Stranges zustande. Innerhalb der tRNA werden Wasserstoffbrückenbindungen zwischen gegenüberliegenden Basen ausgebildet.
Dabei werden drei Schleifen (=drei Blätter des Kleeblattes) gebildet. Diese Schleifen werden auch als D (Dihydrouridin)-Schleife, TΨC (T =Thymidin; Ψ = Pseudouridin; C =Cytidin) -Schleife und Anticodon-Schleife bezeichnet. Zwischen der TΨC-Schleife und der Anticodon-Schleife kann sich oft auch eine variable Schleife befinden, die unterschiedlich lang sein kann.
Die wichtigste Schleife für eine Zelle ist die Anticodon-Schleife. Sie enthält ein Basentriplett (= 3 Basen), das sogenannte Anticodon, welches komplementär zu einem bestimmten Triplett auf der mRNA ist.
Den „Stiel“ des Kleeblatts macht der sogenannte Akzeptorstamm aus, an dessen 3′-Ende (= Richtungsorientierung. OH-Gruppe befindet sich am 3. Kohlenstoffatom der Ribose) immer die Basensequenz C-C-A liegt. An dieses Triplett bindet die Aminosäure, die von dem Anticodon codiert wird.
tRNA Funktion
Die tRNA spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Translation während der Proteinbiosynthese. Die Translation ist der zweite Schritt der Proteinherstellung und findet an den Ribosomen statt. Bei ihr wird die, in der Transkription gebildete, Kopie der DNA, die mRNA, in Proteine übersetzt.
Auf der mRNA liegt nach der Transkription der Bauplan für die Proteine (= genetischer Code), die gebildet werden. Die Translation beginnt an dem Startcodon mit der Basensequenz A-U-G. Die Ribosomen lesen jeweils drei Basen der mRNA, also immer ein Basen–Triplett, ab. Nun setzen sie an jedes Triplett die dazugehörige tRNA. Diejenige, die dem Startcodon zugeordnet wird, kannst du auch als Initiator-tRNA bezeichnen.
Alle tRNA, die geordnet werden, geben ihre Aminosäure ab. Diese Aminosäuren bilden eine lange Aminosäurenkette (= Peptid kette). Das Ablesen der mRNA endet an einem Stopp-Codon. Dieses kann durch die Basensequenzen U-A-A, U-A-G oder U-G-A dargestellt werden.
Die entstandene Aminosäurenkette faltet sich zu Schleifen, damit sie in ihrer Länge etwas komprimiert wird. Diese Schleifen werden auch als Alpha-Schleife, Beta-Schleife und Gamma-Schleife bezeichnet. Diese gefaltete Aminosäurenkette stellt ein Protein dar.
tRNA Beladung durch Aminoacyl-tRNA-Synthetase
Damit eine tRNA ihre Aminosäure zu den Ribosomen transportieren kann, muss sie zunächst mit der Aminosäure beladen werden. Dafür sind das Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase (AA-tRNA-Synthetase) und der Energieträger ATP (Adenosintriphosphat) notwendig.
Die Synthetase besitzt zwei Bindungsstellen. In eine Stelle setzt sich eine Aminosäure und in die andere Stelle eine tRNA. Zunächst wird die Aminosäure unter ATP-Verbrauch aktiviert. Dabei gibt das ATP zwei Phosphatreste ab. Die aktivierte Aminosäure bindet sich nun an das Basentriplett C-C-A der tRNA am 3’Ende. Zwischen dem Basentriplett und der Aminosäure bildet sich eine Esterbindung .
Es existiert für jede Aminosäure eine andere Aminoacyl-tRNA-Synthetase. Jedes Enzym kann nämlich nur eine bestimmte Aminosäure binden. Jedoch ist es möglich, dass eine Synthetase unterschiedliche tRNA binden kann. Dies ist der Grund, weshalb manche Aminosäuren durch mehrere Basen-Tripletts codiert werden können.
Suppressor-tRNA
Es kann geschehen, dass das Anti-Codon der tRNA mutiert, also verändert wird. Folglich werden an manche Tripletts Aminosäuren gesetzt, die an dieser Stelle eigentlich nicht codiert werden. Daher wird eine falsche Aminosäurekette und schließlich auch ein falschen Protein gebildet. Das kann im Lebewesen Krankheiten und Mutationen verursachen.
tRNA — häufigste Fragen
(ausklappen)
tRNA — häufigste Fragen
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Was ist der Unterschied zwischen mRNA und tRNA?mRNA ist die Abschrift eines Gens und enthält als Codons (Basentripletts) die Bauanleitung für ein Protein. tRNA ist die Transfer-RNA, die jeweils eine bestimmte Aminosäure trägt. Außerdem besitzt tRNA ein Anticodon, das zu einem Codon der mRNA passt.
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Wie entsteht tRNA?tRNA entsteht, indem die Zelle entsprechende tRNA-Abschnitte der DNA in RNA abschreibt. Danach wird der RNA-Strang zugeschnitten und an einigen Stellen chemisch verändert, damit die typische tRNA-Form stabil wird. Zum Schluss faltet sich die tRNA zur Kleeblattstruktur und liegt im Cytoplasma bereit.
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Wie passt das Anticodon der tRNA zum Codon der mRNA?Das Anticodon der tRNA passt zum Codon der mRNA, weil sich die Basen komplementär paaren. Man kann sich das wie zwei passende Dreiergruppen vorstellen, die kurz zusammenhalten. Dabei bindet Adenin an Uracil und Guanin an Cytosin, sodass genau die tRNA an das passende Codon andocken kann.
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Warum braucht das Beladen der tRNA mit einer Aminosäure ATP?Das Beladen der tRNA mit einer Aminosäure braucht ATP, weil das Anheften energetisch „angeschoben“ werden muss. Die Aminoacyl-tRNA-Synthetase nutzt ATP, um die Aminosäure zu aktivieren. Dadurch kann anschließend die Bindung zwischen Aminosäure und tRNA am 3′-Ende sicher entstehen.
Proteinbiosynthese
Die tRNA bringt die passenden Aminosäuren zum Ribosom und spielt damit eine zentrale Rolle bei der Proteinbiosynthese. Wie aus der genetischen Information schließlich ein Protein entsteht, zeigen wir dir im Beitrag zur Proteinbiosynthese.
