Elongasi dan Pembentukan Ikatan Peptida

Elongasi adalah fase berulang dari translasi di mana ribosom membaca RNA duta (messenger RNA) satu kodon pada satu waktu, menambahkan asam amino ke polipeptida yang sedang tumbuh. Setiap siklus menggabungkan seleksi akurat dari aminoasil-transfer RNA, pembentukan ikatan peptida, dan pergerakan ribosom ke kodon berikutnya.

Definition

Elongasi adalah siklus ribosom iteratif dari seleksi aminoasil-tRNA yang diarahkan kodon, pembentukan ikatan peptida antara peptidil-tRNA situs-P dan aminoasil-tRNA situs-A, dan translokasi yang digerakkan oleh GTP yang memajukan ribosom sebanyak satu kodon.

Scope

Topik ini mencakup tiga peristiwa yang saling terkait dalam siklus elongasi: dekode dan pengiriman aminoasil-tRNA oleh faktor elongasi Tu (atau eEF1A), katalisis ikatan peptida di pusat peptidil transferase ribosom, dan translokasi yang didorong oleh faktor elongasi G (atau eEF2). Topik ini juga membahas bagaimana kecepatan dan akurasi diseimbangkan. Ini adalah topik mekanistik, bukan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana aminoasil-tRNA yang benar dipilih untuk setiap kodon?
• Bagaimana ribosom mengkatalisis pembentukan ikatan peptida?
• Apa yang mendorong translokasi sepanjang RNA duta?
• Bagaimana kecepatan dan fidelitas elongasi diseimbangkan?

Key concepts

• Situs Aminoasil (A), peptidil (P), dan keluar (E)
• Faktor elongasi Tu / eEF1A
• Pusat peptidil transferase
• Faktor elongasi G / eEF2 dan translokasi
• Hidrolisis GTP
• Fidelitas dekode dan pembuktian (proofreading)

Key theories

Transfer peptidil ribosom sebagai katalisis RNA

Pusat peptidil transferase terdiri dari RNA ribosom, menunjukkan bahwa ribosom pada dasarnya adalah ribozim yang mempromosikan pembentukan ikatan peptida sebagian besar dengan penempatan substrat.

Dekode kecocokan terinduksi (induced-fit) dan pembuktian kinetik (kinetic proofreading)

Pasangan kodon-antikodon kognat memicu perubahan konformasi yang mempercepat hidrolisis GTP pada faktor elongasi Tu, sementara langkah pembuktian setelah hidrolisis memberikan kesempatan kedua untuk menolak tRNA yang salah, secara bersama-sama meningkatkan akurasi.

Mechanisms

Dalam setiap siklus elongasi, faktor elongasi Tu (eEF1A pada eukariota) mengirimkan aminoasil-tRNA ke situs A ribosom sebagai kompleks dengan GTP; pasangan kodon-antikodon yang benar dideteksi di pusat dekode dan menstimulasi hidrolisis GTP, setelah itu langkah pembuktian (proofreading) masih dapat menolak tRNA yang hampir kognat. Aminoasil-tRNA yang diterima diakomodasi ke dalam pusat peptidil transferase, di mana RNA ribosom mengkatalisis transfer rantai yang sedang tumbuh ke asam amino baru, membentuk ikatan peptida. Faktor elongasi G (eEF2) kemudian menggunakan hidrolisis GTP untuk mendorong translokasi, menggerakkan tRNA dan mRNA sehingga kodon berikutnya memasuki situs A dan tRNA yang telah dideasilasi keluar. Gambaran struktural telah memvisualisasikan keadaan-keadaan ini, memperjelas bagaimana dekode, katalisis, dan pergerakan dikoordinasikan.

Clinical relevance

Beberapa antibiotik dan toksin bekerja pada elongasi, misalnya dengan memblokir pengiriman aminoasil-tRNA, reaksi peptidil transferase, atau translokasi, yang membuat fase ini penting untuk memahami aksi antimikroba dan toksin tertentu. Entri ini menjelaskan mekanisme molekuler dan bukan merupakan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individual.

Evidence & guidelines

Mekanisme elongasi didukung oleh studi kinetik, biokimia, dan struktural resolusi tinggi dari ribosom bakteri dan eukariotik, yang dikonsolidasikan dalam literatur ulasan utama.

History

Pekerjaan biokimia pada tahun 1960-an dan 1970-an mengidentifikasi faktor-faktor elongasi dan kerangka dasar situs A, P, dan E. Studi kinetik pada tahun 1990-an menetapkan bagaimana hidrolisis GTP menggerakkan dekode dan translokasi, dan struktur kristalografi serta cryo-EM dari tahun 2000-an dan seterusnya menangkap ribosom dalam keadaan elongasi berturut-turut, mengkonfirmasi katalisis RNA di pusat peptidil transferase.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apakah protein mengkatalisis ikatan peptida?

Tidak; studi struktural menunjukkan bahwa pusat peptidil transferase terbuat dari RNA ribosom, sehingga ribosom membentuk ikatan peptida sebagai ribozim, sebagian besar dengan menempatkan substrat yang bereaksi.

Apa yang membuat ribosom bergerak sepanjang RNA duta?

Translokasi didorong oleh faktor elongasi G (eEF2 pada eukariota) menggunakan energi hidrolisis GTP untuk memajukan ribosom tepat satu kodon setiap siklus.