10.6. Transfer RNA - het transportvoertuig voor aminozuren

Wanneer het mRNA door het ribosoom wordt verwerkt om de aminozuren tot een eiwit samen te stellen, hoe worden deze aminozuren dan feitelijk in de correcte volgorde geplaatst? Er lijkt geen natuurlijke "aantrekkingskracht" te bestaan tussen een aminozuur en de RNA-letters die ervoor coderen.

Uit onderzoek dat volgde op de ontdekking van Watson en Crick werd duidelijk dat er intermediaire componenten moesten zijn die de aminozuren in de juiste volgorde naar het ribosoom brengen. Twee van deze cruciale "bemiddelaars" werden uiteindelijk ontdekt. Een van deze is een transportmolecule. Deze molecule wordt genoemd en is een alternatieve vorm van RNA. Transfer RNA, geschreven als tRNA, is een relatief korte DNA-keten die zo’n vijfenzeventig tot tachtig ribonucleotiden bevat. Deze RNA-streng vouwt zich dubbel en vormt op sommige plaatsen basenparen met zijn eigen keten. De globale vorm van een tRNA-molecule lijkt op een sleutel of een klaverblad.

Het tRNA kan zijn werk alleen dan op een correcte manier uitvoeren, als de vorm bijzonder nauwkeurig is. Dit lijkt deels afhankelijk te zijn van de juiste temperatuur en de juiste concentratie van bepaalde ionen (magnesium en sodium) in de celvloeistof.

Transfer RNA is perfect uitgerust voor zijn taak. Ten eerste verbindt elk tRNA-type zich met slechts één van de twintig aminozuurtypes. Ten tweede levert de specifieke tRNA-molecule dat aminozuur in de correcte volgorde af om het eiwit te vormen. Dit is mogelijk doordat de tRNA-molecule aan één uiteinde een speciale drieletterige code heeft die overeenkomt met het mRNA-codon dat dit bepaalde aminozuur specificeert. Wanneer deze complementaire codons samenkomen bij de vorming van een basenpaar, bevindt het aminozuur dat door het tRNA wordt getransporteerd zich dus in een positie om in de juiste volgorde aan de groeiende eiwitketen verbonden te worden. Dit alles vindt plaats bij het ribosoom, dat zich als een mobiele assemblagemachine langs de mRNA-streng voortbeweegt (of terwijl het mRNA-lint zich door het ribosoom beweegt). Er moeten voldoende tRNA-soorten aanwezig zijn om er één te laten overeenkomen met elk van de twintig types aminozuren. Bovendien moeten er voldoende soorten aanwezig zijn om elk van de eenenzestig codons te lezen die de aminozuren aanduiden. Er zijn aanwijzingen dat er meer dan genoeg soorten aanwezig kunnen zijn om het aantal codons te evenaren. [1] Er is een geval bekend waarin twee verschillende soorten tRNA gebruikt worden voor hetzelfde codon, maar om een bijzondere reden: een van de twee dient slechts om de eiwitketen te initiëren – dit is waargenomen in bacteriën. [2] Het is ook mogelijk dat een tRNA meerdere codons kan lezen ("wobble theory").

Volgende pagina


1 Marshall Nirenberg, persoonlijk telefoongesprek, oktober 1971. [Terug naar de tekst]

2 Het aminozuur methionine wordt gecodeerd door de RNA-letters AUG. Twee verschillende tRNA-vormen kunnen dit codon herkennen. Een van deze reageert hier alleen op als AUG voorkomt aan of dichtbij het begin van de mRNA-streng. Dit tRNA plaatst een gemodificeerde vorm van methionine op de startpositie voor de eiwitsynthese. Deze vorm is aangepast voor deze initiële locatie. Maar wanneer AUG op een interne plaats voorkomt, wordt het door een andere vorm van tRNA gelezen, en wordt een gewone ongemodificeerde methionine in de keten geplaatst (het gemodificeerde tRNA voor methionine kan ook GUG aan het begin van mRNA lezen. Wanneer dat codon op een interne plaats voorkomt, wordt het gelezen door het gewone tRNA voor het aminozuur valine). (Brian F. C. Clark en Kjeld A. Marcker, "How Proteins Start", Scientific American [januari 1968].) [Terug naar de tekst]