転移RNA
mRNA上に示されたヌクレオチド配列は、そのmRNAに転写された遺伝子のタンパク質産物にどのアミノ酸が組み込まれるかを特定する。これに対し、tRNAの役割は、遺伝暗号のどの配列がどのアミノ酸に対応するかを特定することである。mRNAは、一連の連続したコドンとしてタンパク質をコード化し、それぞれのコドンは特定のtRNAによって識別される。tRNAの一端は、アンチコドンという3ヌクレオチド配列による遺伝暗号に一致する。このアンチコドンは、タンパク質生合成の際に、mRNA上のコドンと相補的な3塩基対を形成する。
tRNAのもう一方の端には、アンチコドン配列に対応するアミノ酸が共有結合している。個々の種類のtRNA分子は、それぞれ1種類のアミノ酸にしか結合できないため、各々の生物は多くの種類のtRNAを持っている。遺伝暗号には同じアミノ酸を指定する複数のコドンがあるため、同じアミノ酸を運ぶのにもかかわらず異なるアンチコドンを持つ異なるtRNA分子が存在する。
tRNAの3'末端(英語版)への共有結合は、アミノアシルtRNA合成酵素と呼ばれる酵素によって触媒される。
真核細胞では、tRNAは核内でRNAポリメラーゼIIIによってpre-tRNAとして転写される。RNAポリメラーゼIIIは、tRNA遺伝子内の5′遺伝子内調節領域(5′-ICR、D調節領域、Aボックス)と3′-ICR(T調節領域、Bボックス)の、2つの高度に保存された下流プロモーター配列を認識する。第1プロモーターは成熟tRNAの+8から始まり、第2プロモーターは第1プロモーターの30–60ヌクレオチド下流に位置する。転写は、4個以上のチミジンの連続区間の後に終了する。
pre-tRNAは、核内で広範な修飾を受ける。pre-tRNAの中には、機能的なtRNA分子を形成するためにスプライシングまたは切断されるイントロンを含むものがある。細菌ではこれらを自己スプライシングするが、真核生物や古細菌ではtRNAスプライシングエンドヌクレアーゼによって除去される。真核生物のpre-tRNAには、エンドヌクレアーゼによるtRNAイントロンの認識と正確なスプライシングをするのに重要なバルジ-ヘリックス-バルジ(BHB)構造モチーフが存在する。このモチーフの位置と構造は進化的に保存されている。
また、核染色体には、ミトコンドリアtRNA遺伝子と配列が非常に類似した領域が特定されている(tRNA-lookalikes、tRNA類似遺伝子)。これらのtRNA類似遺伝子はまた、核ミトコンドリアDNA(英語版)(ミトコンドリアから核に移された遺伝子)の一部とも考えられている。こうした、ミトコンドリアtRNAの核内コピーが複数存在する現象は、ヒトからオポッサムまで多くの高等生物で観察されており、類似遺伝子が機能している可能性を示唆している。
細胞質tRNA遺伝子は、アンチコドンの特徴によって49種類のファミリーに分類される。これらの遺伝子は、22番染色体とY染色体を除くすべての染色体上に見られる。また、1番染色体だけでなく、6番染色体にも大規模クラスター(140個のtRNA遺伝子)が観察されている。
HGNC(英語版)は、ゲノムtRNAデータベース(GtRNAdb)やこの分野の専門家と共同で、tRNAをコードするヒト遺伝子に対する固有の名称を承認した。