Messenger-Ribonukleinsäure und Transfer-Ribonukleinsäure (mRNA und tRNA) sind zwei der Nukleinsäuren, die an der Produktion von Proteinen beteiligt sind, die für das zelluläre Leben notwendig sind. Sie bestehen aus Strängen von Nukleinbasen, die nach den Informationen geordnet sind, die in der Struktur der Ribonukleinsäure (RNA) oder Desoxyribonukleinsäure (DNA) der Zelle kodiert sind, den Molekülen, die für die Aufnahme der genetischen Information verantwortlich sind, die von einer Generation zur nächsten weitergegeben wird. Die Funktion der mRNA besteht darin, für Enzyme zu kodieren, bei denen es sich um Proteine handelt, die Reaktionen hemmen oder fördern. Die Zusammensetzungen von Strukturproteinen, aus denen Gewebe aufgebaut ist, werden ebenfalls von mRNA kodiert. Die tRNA fungiert dabei als Sammler der notwendigen Aminosäuren und überträgt diese auf das zu synthetisierende Protein.
Proteine sind Ketten von Aminosäuren, die als Polypeptide bezeichnet werden. Der Mensch hat 20 verschiedene Arten von Aminosäuren, die, wenn sie zusammengesetzt sind, Tausende von verschiedenen Proteinen ergeben. RNA besteht aus vier Nukleinsäurebasen: Adenin, Uracil, Cytosin und Guanin (A, U, C und G). Jede Gruppe von drei benachbarten Basen auf den mRNA-Molekülen umfasst ein Codon, wodurch 64 verschiedene Codes möglich sind (vier Basen in dritter Potenz). Die mRNA und tRNA können temporäre Bindungen über das Codon hinweg bilden, indem jede mRNA-Base ihrem Gegenteil zugeordnet wird: A mit U und G mit C.
Enzymatische und strukturelle Proteine müssen exakt aus der zellulären Erbinformation kopiert werden. Die falsche Kodierung eines Proteins ist eine Mutationsquelle innerhalb einer Zelle. Die Informationen für die Proteinsynthese werden aus der genetischen DNA oder RNA in ein neues mRNA-Molekül kopiert. Die mRNA bewegt sich außerhalb des Kerns und bindet vorübergehend mit ribosomaler Ribonukleinsäure (rRNA), die in einer winzigen Struktur namens Ribosom eingebettet ist. Ein Ribosom ist der Ort der neuen Proteinsynthese.
mRNA und tRNA sorgen gemeinsam für die richtige Reihenfolge dieser Aminosäuren. Während mRNA von der rRNA am Ribosom gehalten wird, werden die nächsten drei Nukleinsäurebasen, die das nächste Codon darstellen, freigelegt. Die zuvor zusammengebauten Aminosäuren werden von einer anderen Stelle am Ribosom in der Nähe gehalten.
Die Nukleinsäure-tRNA besteht aus einer reaktiven Stelle, dem sogenannten Anticodon, die mit ihrem gegenüberliegenden Codon auf der mRNA übereinstimmt. An einem Ende der tRNA befindet sich die gewünschte Aminosäure. Die mRNA und tRNA binden vorübergehend an der Codon-Stelle, wodurch die Aminosäure auf der tRNA nahe genug an die vorherige Aminosäure herankommt, um eine Peptidbindung zu bilden. Die tRNA wird dann freigesetzt und das Ribosom wandert zum nächsten Codon auf der mRNA.
Mit jeder Übertragung einer Aminosäure durch die tRNA wird die Polypeptidkette länger. Ein spezielles Codon, Stopcodon genannt, markiert das Ende des Assemblierungsprozesses und die Polypeptidkette wird freigesetzt. Die Kette wird jetzt Protein genannt. Die mRNA- und tRNA-Moleküle werden aufgrund ihres Nukleinsäuregehalts durch Enzyme recycelt oder abgebaut und wieder zur Synthese frischer mRNA verwendet.