Élongation et formation de la liaison peptidique

L'élongation est la phase répétitive de la traduction au cours de laquelle le ribosome lit l'ARN messager codon par codon, ajoutant des acides aminés à un polypeptide en croissance. Chaque cycle associe la sélection précise d'un ARN de transfert aminoacylé, la formation d'une liaison peptidique et le déplacement du ribosome vers le codon suivant.

Definition

L'élongation est le cycle ribosomal itératif de sélection de l'ARNt aminoacylé dirigée par le codon, de formation de la liaison peptidique entre l'ARNt peptidylé du site P et l'ARNt aminoacylé du site A, et de translocation dépendante du GTP qui fait avancer le ribosome d'un codon.

Scope

Ce sujet aborde les trois événements couplés du cycle d'élongation : le décodage et l'apport de l'ARNt aminoacylé par le facteur d'élongation Tu (ou eEF1A), la catalyse de la liaison peptidique au centre peptidyltransférase du ribosome, et la translocation entraînée par le facteur d'élongation G (ou eEF2). Il examine également l'équilibre entre la vitesse et la précision. Il s'agit d'un sujet mécanistique, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Comment l'ARNt aminoacylé correct est-il sélectionné pour chaque codon ?
• Comment le ribosome catalyse-t-il la formation de la liaison peptidique ?
• Qu'est-ce qui entraîne la translocation le long de l'ARN messager ?
• Comment la vitesse et la fidélité de l'élongation sont-elles équilibrées ?

Key concepts

• Sites aminoacyl (A), peptidyl (P) et de sortie (E)
• Facteur d'élongation Tu / eEF1A
• Centre peptidyltransférase
• Facteur d'élongation G / eEF2 et translocation
• Hydrolyse du GTP
• Fidélité du décodage et relecture

Key theories

Transfert peptidyl ribosomal comme catalyse par l'ARN

Le centre peptidyltransférase est composé d'ARN ribosomal, ce qui indique que le ribosome est fondamentalement un ribozyme qui favorise la formation de la liaison peptidique principalement par le positionnement des substrats.

Décodage par ajustement induit et relecture cinétique

L'appariement codon-anticodon cognat déclenche des changements conformationnels qui accélèrent l'hydrolyse du GTP sur le facteur d'élongation Tu, tandis qu'une étape de relecture après l'hydrolyse offre une seconde opportunité de rejeter les ARNt incorrects, améliorant conjointement la précision.

Mechanisms

À chaque cycle d'élongation, le facteur d'élongation Tu (eEF1A chez les eucaryotes) délivre un ARNt aminoacylé au site A ribosomal sous forme de complexe avec le GTP ; l'appariement codon-anticodon correct est détecté dans le centre de décodage et stimule l'hydrolyse du GTP, après quoi une étape de relecture peut encore rejeter les ARNt quasi-cognats. L'ARNt aminoacylé accepté est logé dans le centre peptidyltransférase, où l'ARN ribosomal catalyse le transfert de la chaîne en croissance sur le nouvel acide aminé, formant une liaison peptidique. Le facteur d'élongation G (eEF2) utilise ensuite l'hydrolyse du GTP pour entraîner la translocation, déplaçant les ARNt et l'ARNm de sorte que le codon suivant entre dans le site A et que l'ARNt désacylé sorte. Des clichés structuraux ont permis de visualiser ces états, clarifiant la coordination du décodage, de la catalyse et du mouvement.

Clinical relevance

Plusieurs antibiotiques et toxines agissent sur l'élongation, par exemple en bloquant l'apport d'ARNt aminoacylé, la réaction de peptidyltransférase ou la translocation, ce qui rend cette phase importante pour la compréhension de l'action antimicrobienne et de certaines toxines. Cette entrée explique les mécanismes moléculaires et ne constitue pas une base pour des décisions individuelles de diagnostic ou de traitement.

Evidence & guidelines

Le mécanisme d'élongation est étayé par des études cinétiques, biochimiques et structurales à haute résolution des ribosomes bactériens et eucaryotes, consolidées dans la littérature de revue majeure.

History

Des travaux biochimiques dans les années 1960 et 1970 ont identifié les facteurs d'élongation et le cadre de base des sites A, P et E. Des études cinétiques dans les années 1990 ont établi comment l'hydrolyse du GTP alimente le décodage et la translocation, et les structures cristallographiques et de cryo-ME à partir des années 2000 ont capturé le ribosome dans des états d'élongation successifs, confirmant la catalyse par l'ARN au centre peptidyltransférase.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

La protéine catalyse-t-elle la liaison peptidique ?

Non ; les études structurales montrent que le centre peptidyltransférase est constitué d'ARN ribosomal, de sorte que le ribosome forme les liaisons peptidiques en tant que ribozyme, principalement par le positionnement des substrats réactifs.

Qu'est-ce qui fait avancer le ribosome le long de l'ARN messager ?

La translocation est entraînée par le facteur d'élongation G (eEF2 chez les eucaryotes) qui utilise l'énergie de l'hydrolyse du GTP pour faire avancer le ribosome d'exactement un codon à chaque cycle.