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在tRNA被发现以前，佛朗西斯·克里克就假设有种可以将RNA讯息转换成蛋白质讯息的适配分子存在。1960年代早期，亚历山大·里奇、唐纳德·卡斯帕尔等生物学家开始研究tRNA的结构，1965年，罗伯特·W·霍利首次分离了tRNA，并阐明了其序列与大致的结构，他因此贡献而获得1968年的诺贝尔生理学或医学奖。
tRNA最早由罗伯特·M·博克（Robert M. Bock）成功结晶，之后陆续有人提出tRNA苜蓿叶状的二级结构，此结构于1973年由金成镐与亚历山大·里奇的X射线衍射分析证实。另一个由阿龙·克卢格领导英国团队，在同一年发布同样的射线晶体学的发现。
大多数tRNA由七十几至九十几个核苷酸折叠形成的三叶草形短链组成，相对分子质量为25000〜30000，沉降常数约为4S。旧称联接RNA、可溶性RNA等。主要作用是携带氨基酸进入核糖体，在mRNA指导下合成蛋白质，即以mRNA为模板，将其中具有密码意义的核苷酸顺序翻译成蛋白质中的氨基酸顺序。
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