Стадии трансляции

Трехфазный цикл синтеза белка — инициация, элонгация и терминация — посредством которого рибосома строит полипептид кодон за кодоном.

Definition

Стадии трансляции — это упорядоченные фазы (инициация, элонгация и терминация, за которыми следует рециклинг), посредством которых рибосома, транспортные РНК и белковые факторы синтезируют полипептид из мРНК, а затем высвобождают его.

Scope

Эта тема охватывает механику цикла трансляции: сборку инициаторного комплекса у старт-кодона, повторяющийся цикл элонгации, включающий декодирование, образование пептидной связи и транслокацию, управляемую факторами элонгации, а также терминацию у стоп-кодона с высвобождением готового белка и рециклингом рибосомы. Она основывается на темах, посвященных рибосомам и тРНК, фокусируясь на поэтапном процессе и его факторах.

Core questions

• Как определяется старт-кодон и собирается рибосома для начала процесса?
• Что происходит в каждом раунде цикла элонгации?
• Как факторы элонгации обеспечивают точное декодирование и транслокацию?
• Как останавливается синтез и высвобождается готовый белок?

Key theories

Цикл элонгации

Элонгация повторяет фиксированную последовательность — доставку аминоацил-тРНК в А-сайт, образование пептидной связи и транслокацию, которая перемещает рибосому на один кодон вперед, — так что белок растет по одному остатку за раз.

Точность и направленность, управляемые факторами

Гидролизующие ГТФ факторы элонгации и высвобождения связывают затраты энергии с правильным выбором тРНК, транслокацией и распознаванием стоп-кодона, обеспечивая трансляции как скорость, так и точность.

Mechanisms

Инициация позиционирует малую субъединицу и инициаторную тРНК у старт-кодона и привлекает большую субъединицу. В каждом цикле элонгации фактор элонгации доставляет аминоацил-тРНК в А-сайт, где проверяется правильность спаривания кодон-антикодон; пептидил-трансферазный центр образует пептидную связь, а второй фактор элонгации катализирует транслокацию, перемещая тРНК в P- и E-сайты и открывая следующий кодон. Когда стоп-кодон попадает в А-сайт, факторы высвобождения запускают гидролиз готового полипептида, и рибосома диссоциирует и рециклируется.

Clinical relevance

Некоторые антибиотики блокируют специфические стадии бактериальной трансляции, а дефекты факторов инициации или элонгации связаны с заболеваниями; представлено как значимость, а не как клиническое руководство.

History

Биохимическая реконструкция трансляции в 1960-х и 1970-х годах позволила идентифицировать факторы инициации, элонгации и высвобождения, а также этапы, управляемые ГТФ; более поздние структурные снимки рибосомы на каждой стадии уточнили цикл, который теперь представлен в учебниках.

Key figures

• Marshall Nirenberg
• Harry Noller

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

Каковы три стадии трансляции?

Инициация, при которой рибосома собирается у старт-кодона; элонгация, при которой аминокислоты добавляются циклически; и терминация, при которой стоп-кодон завершает синтез и высвобождает белок.

Зачем нужен ГТФ во время трансляции?

Факторы элонгации и высвобождения гидролизуют ГТФ для обеспечения точного выбора тРНК, транслокации и распознавания стоп-кодона, связывая использование энергии с точностью и движением.