الاستطالة وتكوين الرابطة الببتيدية

الاستطالة هي المرحلة المتكررة من الترجمة التي يقرأ فيها الريبوسوم الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) كودونًا واحدًا في كل مرة، مضيفًا الأحماض الأمينية إلى عديد ببتيد متنامٍ. تربط كل دورة اختيارًا دقيقًا للحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني (aminoacyl-transfer RNA)، وتكوين رابطة ببتيدية، وحركة الريبوسوم إلى الكودون التالي.

Definition

الاستطالة هي الدورة الريبوسومية التكرارية لاختيار الحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني الموجه بالكودون، وتكوين الرابطة الببتيدية بين الحمض النووي الريبوزي الناقل الببتيدي (peptidyl-tRNA) في الموقع P والحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني (aminoacyl-tRNA) في الموقع A، والانتقال المدفوع بالـ GTP الذي يدفع الريبوسوم بمقدار كودون واحد.

Scope

يغطي هذا الموضوع الأحداث الثلاثة المترافقة لدورة الاستطالة: فك الشفرة وتسليم الحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني (aminoacyl-tRNA) بواسطة عامل الاستطالة Tu (أو eEF1A)، وتحفيز الرابطة الببتيدية في مركز ناقل الببتيد في الريبوسوم، والانتقال المدفوع بعامل الاستطالة G (أو eEF2). كما يتناول كيفية الموازنة بين السرعة والدقة. إنه موضوع ميكانيكي، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• كيف يتم اختيار الحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني الصحيح لكل كودون؟
• كيف يحفز الريبوسوم تكوين الرابطة الببتيدية؟
• ما الذي يدفع الانتقال على طول الحمض النووي الريبوزي الرسول؟
• كيف يتم الموازنة بين سرعة الاستطالة ودقتها؟

Key concepts

• مواقع الحمض الأميني (A)، والببتيدي (P)، والخروج (E)
• عامل الاستطالة Tu / eEF1A
• مركز ناقل الببتيد
• عامل الاستطالة G / eEF2 والانتقال
• التحلل المائي للـ GTP
• دقة فك الشفرة والتدقيق

Key theories

نقل الببتيد الريبوسومي كتحفيز بواسطة الحمض النووي الريبوزي

يتكون مركز ناقل الببتيد من الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي، مما يشير إلى أن الريبوسوم هو في الأساس ريبوزيم يعزز تكوين الرابطة الببتيدية بشكل كبير عن طريق وضع الركائز.

فك الشفرة بالاحتواء المستحث والتدقيق الحركي

يؤدي الاقتران المتطابق بين الكودون ومضاد الكودون إلى تغييرات شكلية تسرع التحلل المائي للـ GTP على عامل الاستطالة Tu، بينما توفر خطوة التدقيق بعد التحلل المائي فرصة ثانية لرفض الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNAs) غير الصحيح، مما يعزز الدقة بشكل مشترك.

Mechanisms

في كل دورة استطالة، يقوم عامل الاستطالة Tu (eEF1A في حقيقيات النوى) بتسليم الحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني (aminoacyl-tRNA) إلى الموقع A الريبوسومي كمركب مع GTP؛ يتم استشعار الاقتران الصحيح بين الكودون ومضاد الكودون في مركز فك الشفرة ويحفز التحلل المائي للـ GTP، وبعد ذلك يمكن لخطوة التدقيق أن ترفض الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNAs) شبه المتطابق. يتم استيعاب الحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني المقبول في مركز ناقل الببتيد، حيث يحفز الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي نقل السلسلة المتنامية إلى الحمض الأميني الجديد، مكونًا رابطة ببتيدية. ثم يستخدم عامل الاستطالة G (eEF2) التحلل المائي للـ GTP لدفع الانتقال، محركًا الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNAs) والحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) بحيث يدخل الكودون التالي الموقع A ويخرج الحمض النووي الريبوزي الناقل منزوع الأسيل. لقد أظهرت اللقطات الهيكلية هذه الحالات، موضحة كيفية تنسيق فك الشفرة والتحفيز والحركة.

Clinical relevance

تعمل العديد من المضادات الحيوية والسموم على الاستطالة، على سبيل المثال عن طريق منع تسليم الحمض النووي الريبوزي الناقل الأميني، أو تفاعل ناقل الببتيد، أو الانتقال، مما يجعل هذه المرحلة مهمة لفهم عمل مضادات الميكروبات وبعض السموم. يشرح هذا المدخل الآليات الجزيئية وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Evidence & guidelines

يُدعم آلية الاستطالة بدراسات حركية وكيميائية حيوية وهيكلية عالية الدقة للريبوسومات البكتيرية وحقيقية النواة، وقد تم توحيدها في الأدبيات المرجعية الرئيسية.

History

حددت الأعمال الكيميائية الحيوية في الستينيات والسبعينيات عوامل الاستطالة والإطار الأساسي للمواقع A و P و E. وقد أثبتت الدراسات الحركية في التسعينيات كيف يمد التحلل المائي للـ GTP فك الشفرة والانتقال بالطاقة، والتقطت الهياكل البلورية والمجهرية الإلكترونية بالتبريد (cryo-EM) من عام 2000 فصاعدًا الريبوسوم في حالات استطالة متتالية، مؤكدة التحفيز بواسطة الحمض النووي الريبوزي في مركز ناقل الببتيد.

Key figures

• V. Ramakrishnan
• Marina Rodnina
• Wolfgang Wintermeyer
• Rachel Green

Seminal works

• schmeing-2009
• voorhees-2009
• rodnina-1997

Frequently asked questions

هل يحفز البروتين الرابطة الببتيدية؟

لا؛ تظهر الدراسات الهيكلية أن مركز ناقل الببتيد يتكون من الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي، لذلك يشكل الريبوسوم الروابط الببتيدية كريبوزيم، بشكل كبير عن طريق وضع الركائز المتفاعلة.

ما الذي يجعل الريبوسوم يتحرك على طول الحمض النووي الريبوزي الرسول؟

يتم دفع الانتقال بواسطة عامل الاستطالة G (eEF2 في حقيقيات النوى) باستخدام طاقة التحلل المائي للـ GTP لدفع الريبوسوم بمقدار كودون واحد بالضبط في كل دورة.