转移核糖核酸transfer ribonucleic acid

又称转运核糖核酸。缩写符号为tRNA。在蛋白质生物合成中起运载氨基酸作用的一类核糖核酸。约占细胞内RNA总量的15%。由74～93个核糖核苷酸组成，其中有2～19个是修饰核苷酸。沉降系数约为4S。单链自身回折形成具有4个核苷和4个环的三叶草型二级结构，进一步扭曲成倒L型三级结构。在蛋白质生物合成中，在专一的氨酰tRNA合成酶催化下，其氨基酸接受茎的3′-端通过共价键与专一的氨基酸结合，然后携带该氨基酸进入核糖体，其反密码子环上的反密码子通过氢键与结合在核糖体上的信使核糖核酸(mRNA)上的密码子配对，从而使该氨基酸连接在肽链的一定位置上。

转移核糖核酸tRNAzhuanyihetanghesuan

低分子量RNA，可与一种氨基酸结合，并将其送到核糖体并入多肽链。tRNA的专一性较高，一种tRNA只能转移一种特定的氨基酸，如能转移丙氨酸的tRNA叫做丙氨酸-tRNA或tRNAAla。但是常常几种不同的tRNA能转移同一种氨基酸，所以细胞中有多种tRNA。

图575 酵母tRNAphe的结构：左为二级结构，右为三级结构

1965年霍利(R.W.Holley，美国科学家)等耗费了几年时间测定了丙氨酸-tRNA的碱基序列，这是第1次阐明核酸分子的一级结构，他因此获得了1968年度生理学或医学诺贝尔奖。自那时以来，核酸分子碱基序列的测定方法已有长足的进步，耗时较短。迄今已测定一级结构的不同来源tRNA达数百种。根据目前已获得的资料，发现各种tRNA有以下共同特征：(1)tRNA的分子较小，含74～93个核苷酸残基，大多数含76个。(2)tRNA分子中含有较多修饰核苷酸（稀有核苷酸），迄今已发现的近70种修饰核苷酸中有近50种存在于tRNA中，每种tRNA分子中少则含有2个，多则含有19个修饰核苷酸。(3)几乎所有tRNA都有三叶草叶式的二级结构，其中含有几个双螺旋区，由A与U、G与C配对，彼此用氢键结合构成。三叶草叶式结构的某些位置上的核苷酸对于所有的tRNA都是同样的，或变化较小的。(4)tRNA分子的3′端都有-CCA序列，是结合氨基酸的部位；分子中部有由3个连续核苷酸构成的“反密码子”部位，它能用碱基配对的方式识别信使RNA上的密码子。通过晶体结构X-射线衍射研究，1975年首先确定了酵母苯丙氨酸-tRNA(tR-NAphe)的三级结构，发现它的形状很象倒写的字母L。tRNAphe接受氨基酸的3′端CCA序列位于L的一端，反密码子位于另一端。tRNA的三叶草叶型二级结构进一步扭曲，使分子中的某些碱基与邻近的其他核苷酸残基构成维系三级结构的氢键。后来又陆续测定了数种tRNA的三级结构，它们也具有类似酵母苯丙氨酸-tRNA的倒L形。除在蛋白质生物合成中起着重要作用外，tRNA还有多种其他的生物功能。如反转录病毒的反转录酶合成DNA时，需要tRNA为引物。又如谷氨酰-tRNA参与叶绿素的合成等。1981年我国科学家人工合成了有全部稀有核苷、因而有全部活力的酵母丙氨酸tRNA。国外合成的，没有稀有核苷的tRNA则没有或只有很低的活力。由于稀有核苷对tRNA活力的显著影响，我国的工作受到国际上许多实验室的重视(参见“翻译”条)。

转移核糖核酸transfer RNA,tRNA

分子量较小，约由75个核苷酸组成，溶于细胞质中，曾称为可溶性核糖核酸(sRNA)。其生物学作用在于运送特异的氨基酸到核蛋白体，以合成蛋白质。故每个细胞中至少有20种tRNA，每一种氨基酸至少有一种相应的tRNA。

转移核糖核酸

转移RNA (tRNA)的分子较小，由75～90个核苷酸组成，分子量为23,000～28,000，沉降系数约为4s。X线衍射显示tRNA的立体结构呈L形。tRNA的功能是将氨基酸携带到核糖体中的mRNA模板上合成蛋白质。

反密码子
三维三叶草型二级结构的酵母丙氨酸的碱基对I，肌苷；mI，甲基肌苷； uH2，二氢尿苷； T，核胸苷； ψ，假尿苷； mG，甲基鸟苷； m2G，二甲基鸟苷。

不论是在原核或真核细胞中，最初转录出来的tR-NA前体也是比较大的。例如大肠杆菌的酪氨酸tRNA是从它的前体的5′端，在酶的作用下，切除掉39个核苷酸残基，从3′末端切除3个核苷酸而形成的。如有间隔顺序和插入顺序也将被酶切除
tRNA的组成特点是每分子含有7～15个稀有碱基，如次黄嘌呤、假尿嘧啶、二氢尿嘧啶、核糖胸腺嘧啶以及鸟嘌呤和次黄嘌呤的甲基衍生物等。
tRNA是转运氨基酸的工具。每种氨基酸都有其特有的tRNA，且一种氨基酸常可用数种tRNA来运载。所以有数十种tRNA，顺序已经测定清楚的在70种以上。它们的顺序都可以写成三叶草的图型（图）。其中有一半的碱基是配对的。它的5′端是磷酸化的PG,3′端的碱基顺序为CCA,A的自由羟基连接活化氨基酸。在分子中段处是反密码子。它与mRNA上的相应的密码子互补地相结合。例如酵母丙氨酸tRNA的反密码子是IGC，它与mRNA的相应密码子GCC相结合。

---

转移核糖核酸

转移核糖核酸(tRNA)是蛋白质生物合成中，把一个氨基酸转移到一个正在合成中的多肽链上去的RNA分子。早期研究工作中，发现这一类RNA可溶于高浓度的盐溶液内，因此又称为可溶性RNA(sRNA)。细胞内有许多种tRNA。每一种tRNA能选择地和一种氨基酸结合，并把它安插到mRNA之相对应的密码位置上，连接成多肽链。
Crick在1957年提出的连接体假说中已经预见到tRNA的存在。从理论上考虑，三个核苷酸组成的密码子要和一个氨基酸在空间上互补配合，是不可能的。因此，假定存在一类能和氨基酸专一结合的连接体作为媒介，把特定的氨基酸安插到核酸遗传密码之相对应的密码子位置上。在这一假说指引下，果然不久就发现了tRNA，并证明它就是起连接体作用的分子。

图1 “三叶草”形的tRNA Pu:嘌呤核苷；Py:嘧啶核苷；ψ:假尿嘧啶；G^*:鸟苷或2′-o-甲基鸟苷；DHU臂内；n₁＝0至1;n₂＝1至3;n₃＝1—3; n₄＝0至2核苷残基，依tRNA而定。某些tRNA的DHu臂只有三个碱基对

各种tRNA分子在离心时，沉降系数约为4S，分子量约为25 000—30 000，链长在73—93核苷酸之间Holley在1965年首先测定了酵母丙氨酸tRNA的全部核苷酸顺序，共计77核苷酸。此后，陆续测定了其他许多种tRNA的顺序。各种tRNA的碱基组成和顺序虽有不同，但按最大碱基配对原则排列，它们的二级结构都为相同的“三叶草型”，有四臂（包括四条茎和三个环），排列成三叶草形状(图1)。
某些链较长的tRNA还可能有另一条短臂。酵母苯丙氨酸tRNA晶体由X射线结构分析显示的立体结构模型，证实“三叶草型”上所有的构造（茎和环）都存在。不过，由于受到各种附加相互作用力的影响，三叶草结构被扭曲，变成略似“L”形的稳定的空间构造，反密码臂和氨基酸臂各位于分子的一端(图2)。

图2 苯丙氨酸tRNA的三维结构

tRNA在蛋白质生物合成中，处于各种分子相互作用的中心位置。每一种tRNA能识别位于mRNA上特定的密码子，并表现与氨基酰-tRNA合成酶结合的高度专一性。tRNA分子结构和功能的关系是探讨分子识别的很好课题。
从对各种tRNA核苷酸顺序比较研究中，发现它们的分子结构上有一些共同特点。这对于了解tRNA分子的功能有许多启发。tRNA分子结构的一个明显特点是存在许多稀有碱基，如假尿嘧啶(ψ)，二氢尿嘧啶(D)，次黄嘌呤(I)，以及甲基化的碱基，它们分布在tRNA分子二级结构的特定位置上。稀有碱基是在tRNA转录后才形成的。它们的功能与tRNA的稳定性、维持环的构造，以及防止与密码子非专一地配对有关系。各种tRNA分子，5′端第一个残基必定是G,3′端最后四个残基必定是-PUCCA，活化的氨基酸就是同最后的一个A结合的。在二级结构上都有三个特别的环，称为三氢尿环、TψC环和反密码子环。反密码子环含有一个相连的三核苷酸组成的三联体，在不同的氨基酸的tRNA有不同的顺序。此三联体能和mRNA上相对应的密码子互补配对，因而称为反密码子。氨基酰—tRNA通过反密码子的选择配对，就能把特定的氨基酸残基正确地安插到按mRNA的密码顺序合成中的多肽链的适当位置上。TψC环可能存在各种tRNA共同的和核糖体结合的部位，至于tRNA对氨基酰——合成酶的专一识别部位，目前还不能肯定。
细胞内用于蛋白质合成的氨基酸只有20种，而tRNA的种类却可能超过此数目。如大肠杆菌发现有大约50种tRNA，并且一些tRNA的反密码子能识别不止一种密码子。再加上，同一个氨基酸可能有几个密码子，尤其是密码子的第三位碱基容许有变化。Crick在1966年提出摆动假说来解释这些现象。摆动假说认为密码子和反密码子碱基配对时，前二对碱基要求严格遵守标准碱基配对法则，而第三对碱基则允许有一定的自由度。根据分子模型，碱基配对的轻微摆动，就能使反密码子第一位的一种碱基与密码子第三位一种以上的碱基相互作用，tRNA反密码子的第一位碱基如果是GU或I的话，就可以分别和mRNA密码子第三位上两种或两种以上碱基配对(表，图3)。目前，已知一级结构的一百多个tRNA中，其反密码子有一对为C、G、U、I者，其识别密码子的数目都与摆动假说预测的相符合。

根据摆动概念的碱基配对组合

反密码子的碱基	密码子的碱基
G C A U I	U或C G U A和G A、U或C

图3 摆动配对的例子

tRNA与蛋白质合成有关分子的相互作用是一个动态过程，有证据表明tRNA在和核糖体结合或移位时很可能发生构象变化。