Aminoacylöverföringsribonukleinsyra (aminoacyl-tRNA) används för att översätta sekvenser av mRNA till proteiner. Aminoacyl tRNA består av en sträng av RNA som inkluderar en grupp av tre nukleotider, som kallas ett kodon, förenade med en aminosyra. Varje kodon är parat till en specifik aminosyra, även om det finns viss redundans; vissa aminosyror är parade med flera kodon. Denna form av tRNA hjälper till att transportera aminosyror till ribosomen, där translation äger rum, och tRNA-kodonet parar sig sedan med en komplementär sekvens på mRNA-strängen, vilket gör att dess besläktade aminosyra kan ansluta sig till polypeptidkedjan som bildas under translationen. Genom denna process kan genetisk information som ursprungligen fanns i tRNA-strängen omvandlas till aminosyror som används för att bilda proteiner.
Efter att tRNA-molekyler har transkriberats från DNA-sekvensen som kodar för dem, finns det en tvåstegsprocess för att omvandla dessa tRNA-strängar till aminoacyl-tRNA-molekyler. Dessa reaktioner äger rum inuti det specifika aminoacyl-tRNA-syntetasenzymet för en given aminosyra. Det finns totalt 20 typer av dessa enzymer, en för varje aminosyra.
Initialt måste aminosyran som ska paras för tRNA-sekvensen aktiveras. Detta åstadkoms genom att adenylera aminosyran, eller binda den till en adenosinmonofosfat (AMP)-molekyl i en energikrävande reaktion. tRNA:t överförs sedan till aminosyra-AMP-komplexet och tar bort AMP för att förenas med aminosyran. AMP i denna reaktion kommer från adenosintrifosfat (ATP), som omvandlas till AMP och en pyrofosfatmolekyl som ger energin för denna reaktion.
Aminoacyl tRNA-syntetasenzymer är makromolekyler som känner igen vilka tRNA-sekvenser som parar sig med rätt aminosyra på ett par olika sätt. Enzymerna har antikodonregioner av sitt eget tRNA, som kan känna igen sekvenserna av tRNA-kodon. Alternativt kan enzymet känna igen acceptorställen på tRNA-sekvenser som finns i vardera änden av molekylerna.
Dessa multipla igenkänningsställen säkerställer att aminosyror paras ihop med de korrekta tRNA-sekvenserna och är särskilt viktiga för aminosyror som serin, som kan matcha sex olika kodon av tRNA. tRNA-sekvenserna innehåller också genetisk information förutom ett kodon och acceptorställen. Det finns diskriminatorbaser runt kodonet som hindrar fel aminoacyl-tRNA-syntetasenzym från att ta upp det och använda det i en reaktion.