Transfert d'ARN

L'ARN de transfert (abrégé ARNt et anciennement appelé ARNs , pour ARN soluble ) est une molécule adaptatrice composée d' ARN , généralement longue de 76 à 90 nucléotides (chez les eucaryotes). Dans une cellule , il assure le lien physique entre le code génétique de l'ARN messager (ARNm) et la séquence d'acides aminés des protéines, transportant la séquence correcte d'acides aminés à combiner par la machinerie de synthèse des protéines, le ribosome . Chaque codon de trois nucléotides de l'ARNm est complété par un anticodon de trois nucléotides de l'ARNt. En tant que tels, les ARNt sont un composant nécessaire de la traduction , la synthèse biologique de nouvelles protéines conformément au code génétique.

Le processus de traduction commence par l'information stockée dans la séquence nucléotidique de l'ADN . Celle-ci est d'abord transformée en ARNm, puis l'ARNt spécifie quel codon de trois nucléotides du code génétique correspond à quel acide aminé. Chaque codon d'ARNm est reconnu par un type particulier d'ARNt, qui s'y arrime le long d'un anticodon de trois nucléotides, et ensemble ils forment trois paires de bases complémentaires .

À l'autre extrémité de l'ARNt se trouve une liaison covalente à l'acide aminé correspondant à la séquence de l'anticodon, chaque type d'ARNt étant lié à un acide aminé spécifique. Étant donné que le code génétique contient plusieurs codons qui spécifient le même acide aminé, il existe plusieurs molécules d'ARNt portant des anticodons différents qui portent le même acide aminé.

La liaison covalente à l' extrémité 3' de l'ARNt est catalysée par des enzymes appelées aminoacyl ARNt synthétases . Au cours de la synthèse des protéines, les ARNt avec des acides aminés attachés sont délivrés au ribosome par des protéines appelées facteurs d'élongation , qui aident à l'association de l'ARNt avec le ribosome, à la synthèse du nouveau polypeptide et à la translocation (mouvement) du ribosome le long de l'ARNm. Si l'anticodon de l'ARNt correspond à l'ARNm, un autre ARNt déjà lié au ribosome transfère la chaîne polypeptidique en croissance de son extrémité 3' à l'acide aminé attaché à l'extrémité 3' de l'ARNt nouvellement délivré, une réaction catalysée par le ribosome. Un grand nombre de nucléotides individuels dans une molécule d'ARNt peuvent être modifiés chimiquement , souvent par méthylation ou désamidation . Ces bases inhabituelles affectent parfois l'interaction de l'ARNt avec les ribosomes et se produisent parfois dans l' anticodon pour modifier les propriétés d'appariement des bases.

La structure de l'ARNt peut être décomposée en sa structure primaire , sa structure secondaire (généralement visualisée comme la structure en trèfle ) et sa structure tertiaire (tous les ARNt ont une structure 3D en forme de L similaire qui leur permet de s'insérer dans les sites P et A du ribosome ). La structure en feuille de trèfle devient la structure 3D en forme de L grâce à l'empilement coaxial des hélices, qui est un motif de structure tertiaire d'ARN courant . Les longueurs de chaque bras, ainsi que le « diamètre » de la boucle, dans une molécule d'ARNt varient d'une espèce à l'autre. La ​​structure de l'ARNt se compose des éléments suivants :

• La tige acceptrice est une tige de 7 à 9 paires de bases (pb) formée par l'appariement de bases du nucléotide 5'-terminal avec le nucléotide 3'-terminal (qui contient la queue CCA utilisée pour attacher l'acide aminé). La tige acceptrice peut contenir des paires de bases non Watson-Crick.
• La queue CCA est une séquence cytosine - cytosine- adénine à l'extrémité 3' de la molécule d'ARNt. L'acide aminé chargé sur l'ARNt par les aminoacyl-ARNt synthétases , pour former l'aminoacyl-ARNt , est lié de manière covalente au groupe 3'-hydroxyle de la queue CCA. Cette séquence est importante pour la reconnaissance de l'ARNt par les enzymes et essentielle à la traduction. Chez les procaryotes, la séquence CCA est transcrite dans certaines séquences d'ARNt. Dans la plupart des ARNt procaryotes et eucaryotes, la séquence CCA est ajoutée pendant le traitement et n'apparaît donc pas dans le gène de l'ARNt.
• La boucle D est une tige de 4 à 6 pb se terminant par une boucle qui contient souvent de la dihydrouridine .
• La boucle anticodon est une tige de 5 pb dont la boucle contient l'anticodon.
• La boucle TΨC est ainsi nommée en raison de la présence caractéristique de la base inhabituelle Ψ dans la boucle, où Ψ est la pseudouridine , une uridine modifiée . La base modifiée se trouve souvent dans la séquence 5'-TΨCGA-3', avec T ( ribothymidine , m5U) et A formant une paire de bases.
• La boucle variable ou boucle V se situe entre la boucle anticodon et la boucle ΨU et, comme son nom l'indique, sa taille varie de 3 à 21 bases. Dans certains ARNt, la « boucle » est suffisamment longue pour former une tige rigide, le bras variable . Les ARNt avec une boucle V de plus de 10 bases de long sont classés comme « classe II » et le reste est appelé « classe I ».

Un anticodon est une unité de trois nucléotides correspondant aux trois bases d'un codon d'ARNm . Chaque ARNt possède une séquence de triplet d'anticodon distincte qui peut former 3 paires de bases complémentaires à un ou plusieurs codons pour un acide aminé. Certains anticodons s'associent à plus d'un codon en raison d' un appariement de bases instable . Fréquemment, le premier nucléotide de l'anticodon est un nucléotide qui ne se trouve pas sur l'ARNm : l'inosine , qui peut se lier par liaison hydrogène à plus d'une base dans la position du codon correspondant. Dans le code génétique , il est courant qu'un seul acide aminé soit spécifié par les quatre possibilités de troisième position, ou au moins par les pyrimidines et les purines ; par exemple, l'acide aminé glycine est codé par les séquences de codons GGU, GGC, GGA et GGG. D'autres nucléotides modifiés peuvent également apparaître à la première position de l'anticodon, parfois appelée « position oscillante », ce qui entraîne des modifications subtiles du code génétique, comme par exemple dans les mitochondries . La ​​possibilité de bases oscillantes réduit le nombre de types d'ARNt requis : au lieu de 61 types, un pour chaque codon sens du code génétique standard, seuls 31 ARNt sont nécessaires pour traduire, sans ambiguïté, les 61 codons sens.

Un ARNt est généralement nommé par son acide aminé prévu (par exemple, ARNt-Asn ), par sa séquence anticodon (par exemple, ARNt(GUU) ), ou par les deux (par exemple, ARNt-Asn(GUU) ou ARNt).^Asn
_GUU). Ces deux caractéristiques décrivent la fonction principale de l'ARNt, mais ne couvrent pas réellement toute la diversité des variations de l'ARNt ; par conséquent, des suffixes numériques sont ajoutés pour différencier. Les ARNt destinés au même acide aminé sont appelés « isotypes » ; ceux avec la même séquence d'anticodon sont appelés « isoaccepteurs » ; et ceux dont les deux sont identiques mais diffèrent à d'autres endroits sont appelés « isodécodeurs ».

L'aminoacylation est le processus d'ajout d'un groupe aminoacyle à un composé. Elle lie de manière covalente un acide aminé à l'extrémité 3' CCA d'une molécule d'ARNt. Chaque ARNt est aminoacylé (ou chargé ) avec un acide aminé spécifique par une aminoacyl ARNt synthétase . Il existe normalement une seule aminoacyl ARNt synthétase pour chaque acide aminé, malgré le fait qu'il puisse y avoir plus d'un ARNt et plus d'un anticodon pour un acide aminé. La reconnaissance de l'ARNt approprié par les synthétases n'est pas médiée uniquement par l'anticodon, et la tige acceptrice joue souvent un rôle important. Réaction :

1. acide aminé + ATP → aminoacyl-AMP + PPi
2. aminoacyl-AMP + ARNt → aminoacyl-ARNt + AMP

Certains organismes peuvent être dépourvus d'une ou plusieurs aminophosphates-ARNt synthétases. Cela conduit à la charge de l'ARNt par un acide aminé chimiquement apparenté et, grâce à l'utilisation d'une ou plusieurs enzymes, l'ARNt est modifié pour être correctement chargé. Par exemple, Helicobacter pylori est dépourvu de glutaminyl ARNt synthétase. Ainsi, la glutamate ARNt synthétase charge l'ARNt-glutamine (ARNt-Gln) avec du glutamate . Une amidotransférase convertit ensuite la chaîne latérale acide du glutamate en amide, formant ainsi le gln-ARNt-Gln correctement chargé.

Le ribosome possède trois sites de liaison pour les molécules d'ARNt qui s'étendent entre les deux sous-unités ribosomales : les sites A (aminoacyl) , P (peptidyl) et E (sortie) . De plus, le ribosome possède deux autres sites de liaison d'ARNt qui sont utilisés lors du décodage de l'ARNm ou lors de l'initiation de la synthèse protéique . Il s'agit du site T (appelé facteur d'élongation Tu ) et du site I (initiation). Par convention, les sites de liaison d'ARNt sont désignés par le site sur la petite sous-unité ribosomale répertorié en premier et le site sur la grande sous-unité ribosomale répertorié en second. Par exemple, le site A est souvent écrit A/A, le site P, P/P, et le site E, E/E. Les protéines de liaison telles que L27, L2, L14, L15, L16 aux sites A et P ont été déterminées par marquage par affinité par AP Czernilofsky et al. ( Proc. Natl. Acad. Sci, USA , pp. 230–234, 1974).

Une fois l'initiation de la traduction terminée, le premier aminoacyl-ARNt est situé dans le site P/P, prêt pour le cycle d'élongation décrit ci-dessous. Pendant l'élongation de la traduction, l'ARNt se lie d'abord au ribosome dans le cadre d'un complexe avec le facteur d'élongation Tu ( EF-Tu ) ou son homologue eucaryote ( eEF-1 ) ou archéen. Ce site de liaison initial de l'ARNt est appelé site A/T. Dans le site A/T, la moitié du site A réside dans la petite sous-unité ribosomique où se trouve le site de décodage de l'ARNm. Le site de décodage de l'ARNm est l'endroit où le codon de l'ARNm est lu pendant la traduction. La moitié du site T réside principalement sur la grande sous-unité ribosomique où EF-Tu ou eEF-1 interagit avec le ribosome. Une fois le décodage de l'ARNm terminé, l'aminoacyl-ARNt est lié au site A/A et est prêt pour la prochaine liaison peptidique à former avec son acide aminé attaché. L'ARNt peptidyl, qui transfère le polypeptide en croissance à l'ARNt aminoacyl lié au site A/A, est lié au site P/P. Une fois la liaison peptidique formée, l'ARNt du site P/P est acylé, ou possède une extrémité 3' libre, et l'ARNt du site A/A dissocie la chaîne polypeptidique en croissance. Pour permettre le prochain cycle d'élongation, les ARNt se déplacent ensuite à travers les sites de liaison hybrides A/P et P/E, avant de terminer le cycle et de résider dans les sites P/P et E/E. Une fois que les ARNt A/A et P/P se sont déplacés vers les sites P/P et E/E, l'ARNm s'est également déplacé d'un codon et le site A/T est vacant, prêt pour le prochain cycle de décodage de l'ARNm. L'ARNt lié au site E/E quitte ensuite le ribosome.

Le site P/I est en fait le premier à se lier à l'ARNt aminoacyl, qui est délivré par un facteur d'initiation appelé IF2 chez les bactéries. Cependant, l'existence du site P/I dans les ribosomes eucaryotes ou archaïques n'a pas encore été confirmée. La protéine L27 du site P a été déterminée par marquage par affinité par E. Collatz et AP Czernilofsky ( FEBS Lett. , Vol. 63, pp. 283–286, 1976).

Les organismes varient en fonction du nombre de gènes d'ARNt dans leur génome . Par exemple, le ver nématode C. elegans , un organisme modèle couramment utilisé dans les études génétiques , possède 29 647 gènes dans son génome nucléaire , dont 620 codent pour l'ARNt. La levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae possède 275 gènes d'ARNt dans son génome. Le nombre de gènes d'ARNt par génome peut varier considérablement, les espèces bactériennes de groupes tels que Fusobacteria et Tenericutes ayant environ 30 gènes par génome tandis que les génomes eucaryotes complexes tels que le poisson zèbre ( Danio rerio ) peuvent porter plus de 10 000 gènes d'ARNt.

Français Dans le génome humain, qui, selon les estimations de janvier 2013, compte environ 20 848 gènes codant pour des protéines au total, on trouve 497 gènes nucléaires codant pour des molécules d'ARNt cytoplasmiques et 324 pseudogènes dérivés d'ARNt , des gènes d'ARNt que l'on pense ne plus fonctionner (bien qu'il ait été démontré que les pseudo-ARNt sont impliqués dans la résistance aux antibiotiques chez les bactéries). Comme chez tous les eucaryotes, il existe 22 gènes d'ARNt mitochondriaux chez l'homme. Des mutations dans certains de ces gènes ont été associées à des maladies graves comme le syndrome MELAS . Des régions dans les chromosomes nucléaires , très similaires en séquence aux gènes d'ARNt mitochondriaux, ont également été identifiées (ARNt-sosies). Ces ARNt-sosies sont également considérés comme faisant partie de l' ADN mitochondrial nucléaire (gènes transférés des mitochondries au noyau). Le phénomène de copies nucléaires multiples d'ARNt mitochondrial (ARNt-similaires) a été observé chez de nombreux organismes supérieurs, de l'homme à l'opossum suggérant la possibilité que les sosies soient fonctionnels.

Les gènes d'ARNt cytoplasmiques peuvent être regroupés en 49 familles en fonction de leurs caractéristiques d'anticodon. Ces gènes se trouvent sur tous les chromosomes, à l'exception des chromosomes 22 et Y. On observe un regroupement élevé sur le chromosome 6p (140 gènes d'ARNt), ainsi que sur le chromosome 1.

Le HGNC , en collaboration avec la base de données génomique d'ARNt (GtRNAdb) et des experts du domaine, a approuvé des noms uniques pour les gènes humains qui codent les ARNt.

En règle générale, les gènes d'ARNt des bactéries sont plus courts (moyenne = 77,6 pb) que les ARNt des archées (moyenne = 83,1 pb) et des eucaryotes (moyenne = 84,7 pb). L'ARNt mature suit un schéma opposé, les ARNt des bactéries étant généralement plus longs (médiane = 77,6 nt) que les ARNt des archées (médiane = 76,8 nt), les eucaryotes présentant les ARNt matures les plus courts (médiane = 74,5 nt).

Le contenu en ARNt génomique est une caractéristique différenciante des génomes parmi les domaines biologiques de la vie : les archées présentent la situation la plus simple en termes de contenu en ARNt génomique avec un nombre uniforme de copies de gènes, les bactéries ont une situation intermédiaire et les eucaryotes présentent la situation la plus complexe. Les eucaryotes présentent non seulement un contenu en gènes d'ARNt plus élevé que les deux autres règnes, mais également une forte variation du nombre de copies de gènes parmi les différents isoaccepteurs, et cette complexité semble être due aux duplications des gènes d'ARNt et aux changements de spécificité des anticodons .

L'évolution du nombre de copies des gènes d'ARNt dans différentes espèces a été liée à l'apparition d'enzymes de modification spécifiques de l'ARNt (uridine méthyltransférases chez les bactéries et adénosine désaminases chez les eucaryotes), qui augmentent la capacité de décodage d'un ARNt donné. À titre d'exemple, l'ARNt ^Ala code quatre isoaccepteurs d'ARNt différents (AGC, UGC, GGC et CGC). Chez les eucaryotes, les isoaccepteurs d'AGC sont extrêmement enrichis en nombre de copies de gènes par rapport au reste des isoaccepteurs, et cela a été corrélé à la modification A-to-I de sa base oscillante. Cette même tendance a été démontrée pour la plupart des acides aminés des espèces eucaryotes. En effet, l'effet de ces deux modifications d'ARNt est également observé dans le biais d'utilisation des codons . Les gènes fortement exprimés semblent être enrichis en codons qui utilisent exclusivement des codons qui seront décodés par ces ARNt modifiés, ce qui suggère un rôle possible de ces codons - et par conséquent de ces modifications d'ARNt - dans l'efficacité de la traduction.

De nombreuses espèces ont perdu des ARNt spécifiques au cours de l'évolution. Par exemple, les mammifères et les oiseaux n'ont pas les mêmes 14 des 64 gènes d'ARNt possibles, mais d'autres formes de vie contiennent ces ARNt. Pour traduire les codons pour lesquels un ARNt correspondant exactement est manquant, les organismes ont recours à une stratégie appelée wobbling , dans laquelle des paires d'ARNt/ARNm imparfaitement appariées donnent toujours lieu à la traduction, bien que cette stratégie augmente également la propension aux erreurs de traduction. Les raisons pour lesquelles des gènes d'ARNt ont été perdus au cours de l'évolution restent débattues mais pourraient être liées à l'amélioration de la résistance à l'infection virale. Étant donné que les triplets de nucléotides peuvent présenter plus de combinaisons qu'il n'y a d'acides aminés et d'ARNt associés, il existe une redondance dans le code génétique et plusieurs codons de 3 nucléotides différents peuvent exprimer le même acide aminé. Ce biais de codon est ce qui nécessite l'optimisation des codons.

La moitié supérieure de l'ARNt (composée du bras T et de la tige acceptrice avec le groupe phosphate 5'-terminal et le groupe CCA 3'-terminal) et la moitié inférieure (composée du bras D et du bras anticodon) sont des unités indépendantes en termes de structure et de fonction. La moitié supérieure a peut-être évolué en premier, y compris l'étiquette génomique 3'-terminale qui a peut-être marqué à l'origine les molécules de type ARNt pour la réplication dans le monde de l'ARN primitif . La moitié inférieure a peut-être évolué plus tard comme une expansion, par exemple lorsque la synthèse des protéines a commencé dans le monde de l'ARN et l'a transformé en un monde des ribonucléoprotéines ( monde RNP ). Ce scénario proposé est appelé hypothèse de l'étiquette génomique. En fait, l'ARNt et les agrégats de type ARNt ont une influence catalytique importante (c'est-à-dire en tant que ribozymes ) sur la réplication encore aujourd'hui. Ces rôles peuvent être considérés comme des « fossiles moléculaires (ou chimiques) » du monde de l'ARN. En mars 2021, des chercheurs ont rapporté des preuves suggérant qu'une forme précoce d'ARN de transfert aurait pu être une molécule de ribozyme réplicatrice au tout début du développement de la vie, ou abiogenèse .

Français L'évolution des ARNt de type I et de type II est expliquée jusqu'au dernier nucléotide par le théorème d'évolution des ARNt à trois minihélices de 31 nucléotides, qui décrit également la transition de la pré-vie à la vie sur Terre. Trois minihélices de 31 nucléotides de séquence connue ont été ligaturées en pré-vie pour générer un précurseur d'ARNt de 93 nucléotides. En pré-vie, une minihélice à boucle D de 31 nucléotides (GCGGCGGUAGCCUAGCCUACCGCCGC) a été ligaturée à deux minihélices à boucle anticodon de 31 nucléotides (GCGGCGGCCGGGCU/???AACCCGGCCGCCGC ; / indique une conformation en U dans le squelette de l'ARN ; ? indique une identité de base inconnue) pour former le précurseur d'ARNt de 93 nucléotides. Pour générer des ARNt de type II, une seule délétion interne de 9 nucléotides s'est produite dans les tiges acceptrices ligaturées (CCGCCGCGCGGCGG passe à GGCGG). Pour générer des ARNt de type I, une délétion supplémentaire apparentée de 9 nucléotides s'est produite dans les tiges acceptrices ligaturées de la région de boucle variable (CCGCCGCGCGGCGG passe à CCGCC). Ces deux délétions de 9 nucléotides sont identiques sur les brins d'ARN complémentaires. Les ARNtomes (tous les ARNt d'un organisme) ont été générés par duplication et mutation.

Il est clair que la vie a évolué à partir d’un monde polymère qui comprenait des répétitions d’ARN et des répétitions inversées d’ARN (tige-boucle-tige). Les boucles en U de 7 nucléotides (CU/???AA) revêtaient une importance particulière. Après LUCA (le dernier ancêtre commun (cellulaire) universel), la boucle T a évolué pour interagir avec la boucle D au niveau du « coude » de l’ARNt (boucle T : UU/CAAAU, d’après LUCA). Le monde polymère a évolué vers le monde des minihélices puis vers le monde de l’ARNt, qui perdure depuis environ 4 milliards d’années. L’analyse des séquences d’ARNt révèle une voie majeure et réussie dans l’évolution de la vie sur Terre.

Les fragments dérivés de l'ARNt (ou tRF) sont de courtes molécules qui émergent après le clivage des ARNt matures ou du transcrit précurseur. Les ARNt cytoplasmiques et mitochondriaux peuvent tous deux produire des fragments. Il existe au moins quatre types structurels de tRF que l'on pense provenir des ARNt matures, notamment les moitiés d'ARNt relativement longues et les courts 5'-tRF, 3'-tRF et i-tRF. L'ARNt précurseur peut être clivé pour produire des molécules à partir des séquences leader 5' ou trail 3'. Les enzymes de clivage comprennent l'angiogénine, Dicer, la RNase Z et la RNase P. En particulier dans le cas de l'angiogénine, les tRF ont un phosphate cyclique caractéristique inhabituel à leur extrémité 3' et un groupe hydroxyle à l'extrémité 5'. Les tRF semblent jouer un rôle dans l'interférence ARN , en particulier dans la suppression des rétrovirus et des rétrotransposons qui utilisent l'ARNt comme amorce pour la réplication. Les demi-ARNt clivés par l'angiogénine sont également connus sous le nom d'ARNti. La biogenèse de fragments plus petits, y compris ceux qui fonctionnent comme des piARN , est moins bien comprise.

Les tRF ont de multiples dépendances et rôles ; comme présenter des changements significatifs entre les sexes, entre les races et l'état de la maladie. Fonctionnellement, ils peuvent être chargés sur Ago et agir par le biais des voies d'ARN interférent, participer à la formation de granules de stress, déplacer les ARNm des protéines de liaison à l'ARN ou inhiber la traduction. Au niveau du système ou de l'organisme, les quatre types de tRF ont un spectre d'activités diversifié. Fonctionnellement, les tRF sont associés à l'infection virale, au cancer, à la prolifération cellulaire et également à la régulation transgénérationnelle épigénétique du métabolisme.

Les tRF ne se limitent pas aux humains et existent dans de nombreux organismes.

Deux outils en ligne sont disponibles pour ceux qui souhaitent en savoir plus sur les tRF : le cadre d'exploration interactive des fragments d'ARNt mitochondriaux et nucléaires (MINTbase) [ 70 ] [ et la base de données relationnelle des fragments liés à l'ARN de transfert (tRFdb). MINTbase fournit également un schéma de dénomination pour la dénomination des tRF appelé plaques d'immatriculation tRF (ou MINTcodes) qui est indépendant du génome ; le schéma compresse une séquence d'ARN en une chaîne plus courte.

Les ARNt avec des anticodons modifiés et/ou des tiges acceptrices peuvent être utilisés pour modifier le code génétique. Les scientifiques ont réussi à réorienter les codons (sens et stop) pour accepter les acides aminés (naturels et nouveaux), à la fois pour l'initiation (voir : codon de démarrage ) et l'élongation.

En 1990, l'ARNt^fMet2
_CUA(modifié à partir de l'ARNt^fMet2
_CAULe gène metY a été inséré dans E. coli , ce qui a provoqué l'initiation de la synthèse protéique au niveau du codon d'arrêt UAG, à condition qu'il soit précédé d'une séquence Shine-Dalgarno forte . Lors de l'initiation, il insère non seulement la formylméthionine traditionnelle , mais aussi la formylglutamine, car la glutamyl-ARNt synthase reconnaît également le nouvel ARNt. L'expérience a été répétée en 1993, cette fois avec un ARNt élongateur modifié pour être reconnu par la méthionyl-ARNt formyltransférase . Un résultat similaire a été obtenu dans Mycobacterium . d'E. coli génomiquement enregistrée .

Dans les cellules eucaryotes , les ARNt sont transcrits par l'ARN polymérase III sous forme de pré-ARNt dans le noyau. L'ARN polymérase III reconnaît deux séquences promotrices en aval hautement conservées : la région de contrôle intragénique 5' (5'-ICR, région de contrôle D ou boîte A) et la région de contrôle T 3'-ICR (région de contrôle T ou boîte B) à l'intérieur des gènes d'ARNt. thymidines ou plus .

Les pré-ARNt subissent des modifications importantes à l'intérieur du noyau. Certains pré-ARNt contiennent des introns qui sont épissés ou coupés pour former la molécule d'ARNt fonctionnelle ; chez les bactéries, ces introns s'auto-épissent , tandis que chez les eucaryotes et les archées, ils sont éliminés par les endonucléases d'épissage de l'ARNt . Le pré-ARNt eucaryote contient un motif de structure en bulbe-hélice-bulbe (BHB) qui est important pour la reconnaissance et l'épissage précis de l'intron de l'ARNt par les endonucléases. Cette position et cette structure du motif sont conservées au cours de l'évolution. Cependant, certains organismes, comme les algues unicellulaires, ont une position non canonique du motif BHB ainsi que des extrémités 5' et 3' de la séquence d'intron épissée. La séquence 5' est supprimée par la RNase P , tandis que l'extrémité 3' est supprimée par l' enzyme tRNase Z. Une exception notable est l' archéon Nanoarchaeum equitans , qui ne possède pas d'enzyme RNase P et a un promoteur placé de telle sorte que la transcription commence à l'extrémité 5' de l'ARNt mature. La queue 3' CCA non matricielle est ajoutée par une nucléotidyl transférase . Avant que les ARNt ne soient exportés dans le cytoplasme par Los1/ Xpo-t , les ARNt sont aminoacylés . L'ordre des événements de traitement n'est pas conservé. Par exemple, chez la levure , l'épissage n'est pas effectué dans le noyau mais du côté cytoplasmique des membranes mitochondriales .

L'existence de l'ARNt a été émise pour la première fois par Francis Crick sous le nom d'« hypothèse de l'adaptateur », en supposant qu'il doit exister une molécule adaptatrice capable de servir de médiateur à la traduction de l'alphabet ARN en alphabet protéique. Paul C Zamecnik , Mahlon Hoagland et Mary Louise Stephenson ont découvert l'ARNt. Des recherches importantes sur la structure ont été menées au début des années 1960 par Alex Rich et Donald Caspar , deux chercheurs de Boston, le groupe Jacques Fresco de l'université de Princeton et un groupe britannique du King's College de Londres . En 1965, Robert W. Holley de l'université Cornell a rapporté la structure primaire et a suggéré trois structures secondaires. L'ARNt a été cristallisé pour la première fois à Madison, dans le Wisconsin, par Robert M. Bock. La structure en trèfle a été établie par plusieurs autres études au cours des années suivantes et a finalement été confirmée par des études de cristallographie aux rayons X en 1974. Deux groupes indépendants, Kim Sung-Hou travaillant sous la direction d'Alexander Rich et un groupe britannique dirigé par Aaron Klug , ont publié les mêmes résultats de cristallographie en un an.

L'interférence avec l'aminoacylation peut être utile comme approche pour traiter certaines maladies : les cellules cancéreuses peuvent être relativement vulnérables à une aminoacylation perturbée par rapport aux cellules saines. La synthèse protéique associée au cancer et à la biologie virale dépend souvent fortement de molécules d'ARNt spécifiques. Par exemple, pour le cancer du foie, la charge de l'ARNt-Lys-CUU avec de la lysine soutient la croissance et les métastases des cellules cancéreuses du foie, alors que les cellules saines ont une dépendance beaucoup plus faible à cet ARNt pour soutenir la physiologie cellulaire. De même, le virus de l'hépatite E nécessite un paysage d'ARNt qui diffère sensiblement de celui associé aux cellules non infectées. Par conséquent, l'inhibition de l'aminoacylation d'espèces d'ARNt spécifiques est considérée comme une nouvelle voie prometteuse pour le traitement rationnel d'une pléthore de maladies.