Elongación y formación del enlace peptídico
La elongación es la fase repetitiva de la traducción en la que el ribosoma lee el ARN mensajero codón por codón, añadiendo aminoácidos a un polipéptido en crecimiento. Cada ciclo acopla la selección precisa de un ARN de transferencia aminoacilado, la formación de un enlace peptídico y el movimiento del ribosoma al siguiente codón.
Definition
La elongación es el ciclo ribosomal iterativo de selección de ARNt aminoacilado dirigido por codones, la formación de enlaces peptídicos entre el ARNt peptidilado del sitio P y el ARNt aminoacilado del sitio A, y la translocación impulsada por GTP que avanza el ribosoma un codón.
Scope
Este tema abarca los tres eventos acoplados del ciclo de elongación: la decodificación y entrega del ARNt aminoacilado por el factor de elongación Tu (o eEF1A), la catálisis del enlace peptídico en el centro de peptidil transferasa del ribosoma, y la translocación impulsada por el factor de elongación G (o eEF2). También aborda cómo se equilibran la velocidad y la precisión. Es un tema mecanicista, no una guía clínica.
Core questions
- ¿Cómo se selecciona el ARNt aminoacilado correcto para cada codón?
- ¿Cómo cataliza el ribosoma la formación del enlace peptídico?
- ¿Qué impulsa la translocación a lo largo del ARN mensajero?
- ¿Cómo se equilibran la velocidad y la fidelidad de la elongación?
Key concepts
- Sitios aminoacilo (A), peptidilo (P) y de salida (E)
- Factor de elongación Tu / eEF1A
- Centro de peptidil transferasa
- Factor de elongación G / eEF2 y translocación
- Hidrólisis de GTP
- Fidelidad de decodificación y corrección de pruebas (proofreading)
Key theories
- Transferencia peptidílica ribosomal como catálisis de ARN
- El centro de peptidil transferasa está compuesto por ARN ribosomal, lo que indica que el ribosoma es fundamentalmente una ribozima que promueve la formación de enlaces peptídicos en gran medida mediante el posicionamiento del sustrato.
- Decodificación por ajuste inducido y corrección de pruebas cinética (kinetic proofreading)
- El emparejamiento codón-anticodón cognado desencadena cambios conformacionales que aceleran la hidrólisis de GTP en el factor de elongación Tu, mientras que un paso de corrección de pruebas (proofreading) después de la hidrólisis ofrece una segunda oportunidad para rechazar los ARNt incorrectos, mejorando conjuntamente la precisión.
Mechanisms
En cada ciclo de elongación, el factor de elongación Tu (eEF1A en eucariotas) entrega un ARNt aminoacilado al sitio A ribosomal como un complejo con GTP; el emparejamiento correcto codón-anticodón se detecta en el centro de decodificación y estimula la hidrólisis de GTP, después de lo cual un paso de corrección de pruebas (proofreading) aún puede rechazar los ARNt casi cognados. El ARNt aminoacilado aceptado se acomoda en el centro de peptidil transferasa, donde el ARN ribosomal cataliza la transferencia de la cadena creciente al nuevo aminoácido, formando un enlace peptídico. El factor de elongación G (eEF2) utiliza entonces la hidrólisis de GTP para impulsar la translocación, moviendo los ARNt y el ARNm para que el siguiente codón entre en el sitio A y el ARNt desacilado salga. Instantáneas estructurales han visualizado estos estados, aclarando cómo se coordinan la decodificación, la catálisis y el movimiento.
Clinical relevance
Varios antibióticos y toxinas actúan sobre la elongación, por ejemplo, bloqueando la entrega del ARNt aminoacilado, la reacción de peptidil transferasa o la translocación, lo que hace que esta fase sea importante para comprender la acción antimicrobiana y ciertas toxinas. Esta entrada explica los mecanismos moleculares y no constituye una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento individuales.
Evidence & guidelines
El mecanismo de elongación está respaldado por estudios cinéticos, bioquímicos y estructurales de alta resolución de ribosomas bacterianos y eucariotas, consolidados en la literatura de revisión principal.
History
El trabajo bioquímico en las décadas de 1960 y 1970 identificó los factores de elongación y el marco básico de los sitios A, P y E. Los estudios cinéticos en la década de 1990 establecieron cómo la hidrólisis de GTP impulsa la decodificación y la translocación, y las estructuras cristalográficas y de crio-ME a partir de la década de 2000 en adelante capturaron el ribosoma en estados sucesivos de elongación, confirmando la catálisis de ARN en el centro de peptidil transferasa.
Key figures
- V. Ramakrishnan
- Marina Rodnina
- Wolfgang Wintermeyer
- Rachel Green
Related topics
Seminal works
- schmeing-2009
- voorhees-2009
- rodnina-1997
Frequently asked questions
- ¿Cataliza una proteína el enlace peptídico?
- No; los estudios estructurales muestran que el centro de peptidil transferasa está compuesto por ARN ribosomal, por lo que el ribosoma forma enlaces peptídicos como una ribozima, en gran medida mediante el posicionamiento de los sustratos reaccionantes.
- ¿Qué hace que el ribosoma se mueva a lo largo del ARN mensajero?
- La translocación es impulsada por el factor de elongación G (eEF2 en eucariotas) utilizando la energía de la hidrólisis de GTP para hacer avanzar el ribosoma exactamente un codón en cada ciclo.