Alongamento e Formação da Ligação Peptídica

O alongamento é a fase repetitiva da tradução na qual o ribossomo lê o RNA mensageiro um códon por vez, adicionando aminoácidos a um polipeptídeo em crescimento. Cada ciclo acopla a seleção precisa de um aminoacil-RNA transportador, a formação de uma ligação peptídica e o movimento do ribossomo para o próximo códon.

Definition

O alongamento é o ciclo ribossômico iterativo de seleção de aminoacil-tRNA direcionada por códon, formação de ligação peptídica entre o peptidil-tRNA do sítio P e o aminoacil-tRNA do sítio A, e translocação impulsionada por GTP que avança o ribossomo em um códon.

Scope

Este tópico aborda os três eventos acoplados do ciclo de alongamento: decodificação e entrega de aminoacil-tRNA pelo fator de alongamento Tu (ou eEF1A), catálise da ligação peptídica no centro da peptidil transferase do ribossomo e translocação impulsionada pelo fator de alongamento G (ou eEF2). Também aborda como a velocidade e a precisão são equilibradas. É um tópico mecanicista, não uma orientação clínica.

Core questions

• Como o aminoacil-tRNA correto é selecionado para cada códon?
• Como o ribossomo catalisa a formação da ligação peptídica?
• O que impulsiona a translocação ao longo do RNA mensageiro?
• Como a velocidade e a fidelidade do alongamento são equilibradas?

Key concepts

• Sítios Aminoacil (A), Peptidil (P) e de Saída (E)
• Fator de alongamento Tu / eEF1A
• Centro da peptidil transferase
• Fator de alongamento G / eEF2 e translocação
• Hidrólise de GTP
• Fidelidade de decodificação e revisão

Key theories

Transferência peptidil ribossômica como catálise de RNA

O centro da peptidil transferase é composto por RNA ribossômico, indicando que o ribossomo é fundamentalmente uma ribozima que promove a formação da ligação peptídica em grande parte pelo posicionamento do substrato.

Decodificação por ajuste induzido e revisão cinética

O pareamento códon-anticódon cognato desencadeia mudanças conformacionais que aceleram a hidrólise de GTP no fator de alongamento Tu, enquanto uma etapa de revisão após a hidrólise oferece uma segunda oportunidade para rejeitar tRNAs incorretos, aumentando conjuntamente a precisão.

Mechanisms

Em cada ciclo de alongamento, o fator de alongamento Tu (eEF1A em eucariotos) entrega um aminoacil-tRNA ao sítio A ribossômico como um complexo com GTP; o pareamento códon-anticódon correto é detectado no centro de decodificação e estimula a hidrólise de GTP, após a qual uma etapa de revisão ainda pode rejeitar tRNAs quase cognatos. O aminoacil-tRNA aceito é acomodado no centro da peptidil transferase, onde o RNA ribossômico catalisa a transferência da cadeia crescente para o novo aminoácido, formando uma ligação peptídica. O fator de alongamento G (eEF2) então usa a hidrólise de GTP para impulsionar a translocação, movendo os tRNAs e o mRNA para que o próximo códon entre no sítio A e o tRNA desacilado saia. Instantâneos estruturais visualizaram esses estados, esclarecendo como a decodificação, a catálise e o movimento são coordenados.

Clinical relevance

Vários antibióticos e toxinas atuam no alongamento, por exemplo, bloqueando a entrega de aminoacil-tRNA, a reação da peptidil transferase ou a translocação, o que torna esta fase importante para a compreensão da ação antimicrobiana e de certas toxinas. Esta entrada explica os mecanismos moleculares e não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

Evidence & guidelines

O mecanismo de alongamento é apoiado por estudos cinéticos, bioquímicos e estruturais de alta resolução de ribossomos bacterianos e eucarióticos, consolidados na literatura de revisão principal.

History

Trabalhos bioquímicos nas décadas de 1960 e 1970 identificaram os fatores de alongamento e a estrutura básica dos sítios A, P e E. Estudos cinéticos na década de 1990 estabeleceram como a hidrólise de GTP impulsiona a decodificação e a translocação, e estruturas cristalográficas e de crio-EM a partir dos anos 2000 em diante capturaram o ribossomo em estados sucessivos de alongamento, confirmando a catálise de RNA no centro da peptidil transferase.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

A proteína catalisa a ligação peptídica?

Não; estudos estruturais mostram que o centro da peptidil transferase é feito de RNA ribossômico, então o ribossomo forma ligações peptídicas como uma ribozima, em grande parte pelo posicionamento dos substratos reagentes.

O que faz o ribossomo se mover ao longo do RNA mensageiro?

A translocação é impulsionada pelo fator de alongamento G (eEF2 em eucariotos) usando a energia da hidrólise de GTP para avançar o ribossomo em exatamente um códon a cada ciclo.