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基础知识分享之认识tRNA的结构与功能
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在蛋白质合成的“生产线”上，我们已经介绍了“指令下达者”mRNA和“生产车间”核糖体，其中还有一个关键的角色，就是今天我们将介绍的负责转运氨基酸原料的tRNA（转运RNA）。 1tRNA的结构 ①一级结构：tRNA生物一级结构为73-93个核糖核苷酸组成的序列，分子量24-31 kD。其最显著的特征是含10%-20%的稀有碱基（如二氢尿嘧啶DHU、核糖胸腺嘧啶rT、假尿苷ψ、甲基化鸟嘌呤mG、甲基化腺嘌呤mA等），且3'末端均为CCA-OH（氨基酸结合位点，可与氨基酸α-羧基形成酯键），5'末端多为磷酸化鸟苷酸（pG）。其中稀有碱基对tRNA的结构与功能至关重要：1. 维持反密码环稳定性，保障与mRNA密码子作用时构象稳定；2. 参与非标准碱基配对，拓宽密码子识别范围，提高翻译效率与准确性；3. 优化氨基酸臂结构与化学性质，强化与氨基酸的结合特异性和稳定性。②二级结构：tRNA的二级结构是在一级结构基础上，通过自身核苷酸间的碱基互补配对（A-U配对、G-C配对）折叠形成的三叶草形结构，整体对称且分工明确，核心由5个功能臂/4环组成。 1. 氨基酸接受臂（受体臂）：由3'端保守的CCA-OH序列与对应的互补核苷酸配对形成茎状结构。该臂是氨基酸的结合位点，3'端的CCA-OH可与氨基酸的α-羧基形成酯键，将氨基酸牢牢结合在tRNA上，为后续转运做准备。2. 反密码子环：是三叶草结构的核心功能区，位于一侧的“叶片”上。环的中央有3个连续的核苷酸组成反密码子，这3个核苷酸能通过碱基互补配对，识别mRNA上对应的密码子，确保tRNA能找到正确的氨基酸转运位点，是“密码子-氨基酸”匹配的关键。3. TψC环（T-loop）：含有胸腺嘧啶（T）、假尿苷（ψ）和胞嘧啶（C）等碱基，该环在 tRNA 的结构稳定性和与其他分子的相互作用中发挥重要作用。4. DHU环：含有稀有碱基二氢尿嘧啶（DHU）而命名,该环通过氢键等相互作用在 tRNA 分子的折叠过程中起稳定作用，同时参与 tRNA 与其他翻译相关分子的相互识别。5. 可变环（额外环）：位于反密码子环与TψC环之间，是tRNA二级结构中差异最大的部分。不同tRNA的可变环长度（3-21个核苷酸）和核苷酸序列差异明显，这是区分不同种类tRNA的重要标志之一③tRNA的三级结构：tRNA 在三叶草二级结构基础上，通过未配对碱基互补配对及碱基堆积力等非共价作用，折叠为倒 L 形三级结构：TψC 环与 D 环位于 L 臂交界处，增强结构稳定性；反密码子位于 L 末端，该区域堆积力小、自由度高，可通过摇摆配对灵活识别 mRNA 密码子，提升翻译效率与适应性。 2tRNA的功能 1.转运氨基酸 ：tRNA 的主要功能是作为氨基酸的转运载体，通过其 3' 末端的 CCA-OH 结构与相应氨基酸的 α - 羧基结合，将氨基酸从细胞质转运至核糖体，为蛋白质合成提供原料。2.识别密码子 ：tRNA 分子上的反密码子环含有反密码子，能够与 mRNA 上的密码子进行互补配对。使得 tRNA 能够解读 mRNA 的遗传信息，将氨基酸按照正确的顺序添加到正在合成的多肽链上，从而保证蛋白质合成的序列准确性。3.参与翻译过程 ：在蛋白质合成过程中，氨酰 - tRNA 首先与核糖体的小亚基结合，然后通过反密码子与 mRNA 密码子的配对进入核糖体的 A 位点（氨酰 - tRNA 位点），在肽酰转移酶的作用下，多肽链从 P 位点（肽酰 - tRNA 位点）的 tRNA 转移至 A 位点的 tRNA 上，形成新的肽键，随后核糖体移位，将去酰基的 tRNA 移至 E 位点（出口位点）并释放。tRNA 在核糖体上的动态运动和功能协同确保了蛋白质合成的高效进行。  |
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