tRNA的结构、功能及合成简介2008年第43卷第1期生物学通报19tRNA的结构,功能及合成简介俎鲁霞徐国恒(北京大学医学部生理系北京100083)中国图书分类号:Q342文献标识码:ADNA是遗传的物质基础.DNA分子中由4种碱基组成的不同的核苷酸的排列顺序携带着不同的遗传信息.DNA分子所储存的遗传信息,必须通过转录传递给信使RNA分子(mRNA),才能到达蛋白质合成的场所——核糖体,然后合成蛋白质的酶系再把mRNA所带来的信息翻译成蛋白质.在合成蛋白质的过程中,必须要有能转运氨基酸的tRNA和构成核糖体的rRNA的参与.本文主要就具有转运氨基酸重要功能的tRNA的结构,功能及合成作一简单介绍.在所有原核和真核机体中存在3类主要的RNA分子:mRNA,tRNA,rRNA.mRNA分子量大小不均,一般由几百至几千个核苷酸组成.mRNA携带着指令氨基酸掺人顺序的信息,是蛋白质生物合成的模板.rRNA是胞浆蛋白质合成机器——核蛋白体的组成成分.参与蛋白质的合成.tRNA分子较小,长度在74～95个核苷酸之问变化.tRNA的种类很多,一种细胞内约有60～80种所有的tRNA分子都具有三j:叶草型的二级结构.这种三叶草形结构的主要特征是,含有4个螺旋区,3个环和1个附加又.4个螺旋区构成4个臂,其中含有3末端的螺旋区称为氨基酸臂,因为此臂的3末端都是C—C—A—OH序列,可与氨基酸连接.从5末端起的第1个环以含有二氢尿嘧啶为特征,称为二氢尿嘧啶环fDHU环1;第2个环为反密码子环,其环中部的3个碱基可以与mRNA的i联体密码子形成碱基互补配对,称为反密码子:第3个环含有胸苷(T),假尿苷(),胞苷(C),称为TCC环;此环可能与结合核糖体有关.tRNA在二级结构的基础上进一图1通过对tRNA结构的了解,可以知道每个tRNA分子只有1个由3个核苷酸组成的反密码子,只能结合1种氨基酸,将其转运到核蛋白体上,供蛋白质合成使用.因此合成一段肽链的过程中需要多个tRNA分子的参与.这一点与mRNA不同,合成一段肽链只需要一个mRNA分子作为模板就可以了.体内的20种氨基酸都各有其特定的tRNA,而且一种氨基酸常有几种tRNA.tRNA上的反密码子,只有与mRNA上的密码子相对应时,才能结合,否则格格不入.据此,在翻译时,带着不同氨基酸的各个tRNA就能较为准确地在mRNA分子上对号入座.核酸对氨基酸特异的功能基并没有亲和力,那么tRNA与氨基酸的相互识别是如何实现的呢?原来氨基酸的活化及活化后与相应tRNA的结合过程都是由同一类酶所催化,此类酶称为氨基酰一tRNA合成酶,具有高度的特异性,既能识别特异的氨基酸.又能辨认携带该种氨基酸的特异tRNA分子.细胞内至少需要20种这样的酶才能使20种氨基酸能恰当地连接到各自特异的tRNA分子上.DHU环是特异的氨基酰一tRNA合成酶准确识别相应的tRNA的重要部分之一.tRNA是如何合成的?首先了解一下RNA合成的基本知识.以DNA为模板,在依赖于DNA的RNA聚合酶催化下合成RNA的过程叫做转录.RNA的转录起始于DNA模板的一个特定起点,并在另一终点处终止.此转录区域称为转录单位.当一个基因DNA片段进行转录时,双股DNA只有一条链作为模板.这条链称为模板链;另一条链的脱氧核苷酸序列正好与转录出的RNA的核苷酸序列相同(只是T与U的区别1,叫做编码链.在多基因的双链DNA分子中,每个基因的模板并不是全在同一条单链上,一个双链DNA分子的某条链既可作为某些基因的模板链,也可作为其他基因的编码链.要特别注意的是针对某特定基因的编码链区域的核苷酸序列并无转录功能只能复制.这是保证细胞内基因的正常表达的必要条件.反义核酸技术的原理就是人为合成以编码链为模板的核酸f反义核酸),这些核酸的序列与模板链一致,与对应的mRNA结合形成双链杂交体.从而抑制mRNA的表达.RNA的合成需要RNA聚合酶的催化.真核生物中细胞核内有3种RNA聚合酶即I.II和III,转录不同的基因.这些由不同的RNA聚合酶转录的真核基因分别称为I类基因,II类基因,III类基因.tRNA基因需要在聚合酶III催化下才能转录,因此属于III类基生物学通报2008年第43卷第1期因.那么tRNA基因有什么特征呢?tRNA基因长约140bD.基因之间是重复排列的.每种tRNA基因数从几个到几百个甚至几千个不等.真核生物tRNA基因数目比原核生物大很多,真核生物众多的tRNA基因是分散在不同的基因组上,即使是携带同一种氨基酸的不同tR—NA的同功受体...