Kéo dài và hình thành liên kết peptide

Kéo dài là giai đoạn lặp lại của quá trình dịch mã, trong đó ribosome đọc RNA thông tin từng codon một, thêm các axit amin vào một chuỗi polypeptide đang phát triển. Mỗi chu kỳ kết hợp việc lựa chọn chính xác một aminoacyl-transfer RNA, hình thành liên kết peptide và di chuyển ribosome đến codon tiếp theo.

Definition

Kéo dài là chu trình ribosome lặp đi lặp lại của việc chọn aminoacyl-tRNA theo codon, hình thành liên kết peptide giữa peptidyl-tRNA tại vị trí P và aminoacyl-tRNA tại vị trí A, và chuyển vị được điều khiển bởi GTP giúp ribosome tiến lên một codon.

Scope

Chủ đề này bao gồm ba sự kiện liên kết của chu trình kéo dài: giải mã và vận chuyển aminoacyl-tRNA bởi yếu tố kéo dài Tu (hoặc eEF1A), xúc tác hình thành liên kết peptide tại trung tâm peptidyl transferase của ribosome, và chuyển vị được điều khiển bởi yếu tố kéo dài G (hoặc eEF2). Nó cũng đề cập đến cách cân bằng giữa tốc độ và độ chính xác. Đây là một chủ đề cơ chế, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Làm thế nào để chọn đúng aminoacyl-tRNA cho mỗi codon?
• Ribosome xúc tác hình thành liên kết peptide như thế nào?
• Điều gì thúc đẩy sự chuyển vị dọc theo RNA thông tin?
• Tốc độ và độ chính xác của quá trình kéo dài được cân bằng như thế nào?

Key concepts

• Vị trí Aminoacyl (A), peptidyl (P) và thoát (E)
• Yếu tố kéo dài Tu / eEF1A
• Trung tâm peptidyl transferase
• Yếu tố kéo dài G / eEF2 và chuyển vị
• Thủy phân GTP
• Độ chính xác giải mã và hiệu đính

Key theories

Chuyển peptidyl ribosome như xúc tác RNA

Trung tâm peptidyl transferase được cấu tạo từ RNA ribosome, cho thấy ribosome về cơ bản là một ribozyme thúc đẩy sự hình thành liên kết peptide chủ yếu bằng cách định vị cơ chất.

Giải mã khớp cảm ứng và hiệu đính động học

Sự bắt cặp codon-anticodon tương đồng kích hoạt các thay đổi cấu trúc làm tăng tốc độ thủy phân GTP trên yếu tố kéo dài Tu, trong khi một bước hiệu đính sau thủy phân mang lại cơ hội thứ hai để loại bỏ các tRNA không chính xác, cùng nhau tăng cường độ chính xác.

Mechanisms

Trong mỗi chu trình kéo dài, yếu tố kéo dài Tu (eEF1A ở sinh vật nhân chuẩn) vận chuyển một aminoacyl-tRNA đến vị trí A của ribosome dưới dạng phức hợp với GTP; sự bắt cặp codon-anticodon chính xác được nhận biết tại trung tâm giải mã và kích thích thủy phân GTP, sau đó một bước hiệu đính vẫn có thể loại bỏ các tRNA gần giống. Aminoacyl-tRNA được chấp nhận được đưa vào trung tâm peptidyl transferase, nơi RNA ribosome xúc tác quá trình chuyển chuỗi đang phát triển lên axit amin mới, tạo thành liên kết peptide. Yếu tố kéo dài G (eEF2) sau đó sử dụng thủy phân GTP để điều khiển chuyển vị, di chuyển các tRNA và mRNA để codon tiếp theo đi vào vị trí A và tRNA đã bị khử acyl thoát ra. Các hình ảnh cấu trúc đã hình dung các trạng thái này, làm rõ cách giải mã, xúc tác và di chuyển được phối hợp.

Clinical relevance

Một số loại kháng sinh và độc tố tác động lên quá trình kéo dài, ví dụ bằng cách ngăn chặn việc vận chuyển aminoacyl-tRNA, phản ứng peptidyl transferase hoặc chuyển vị, điều này làm cho giai đoạn này trở nên quan trọng để hiểu cơ chế tác dụng kháng khuẩn và một số độc tố. Mục này giải thích các cơ chế phân tử và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Cơ chế kéo dài được hỗ trợ bởi các nghiên cứu động học, sinh hóa và cấu trúc độ phân giải cao của ribosome vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn, được củng cố trong các tài liệu tổng quan lớn.

History

Các công trình sinh hóa vào những năm 1960 và 1970 đã xác định các yếu tố kéo dài và khung vị trí A, P và E cơ bản. Các nghiên cứu động học vào những năm 1990 đã thiết lập cách thủy phân GTP cung cấp năng lượng cho quá trình giải mã và chuyển vị, và các cấu trúc tinh thể học và cryo-EM từ những năm 2000 trở đi đã ghi lại ribosome ở các trạng thái kéo dài liên tiếp, xác nhận xúc tác RNA tại trung tâm peptidyl transferase.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Protein có xúc tác liên kết peptide không?

Không; các nghiên cứu cấu trúc cho thấy trung tâm peptidyl transferase được tạo thành từ RNA ribosome, vì vậy ribosome hình thành liên kết peptide như một ribozyme, chủ yếu bằng cách định vị các cơ chất phản ứng.

Điều gì khiến ribosome di chuyển dọc theo RNA thông tin?

Sự chuyển vị được điều khiển bởi yếu tố kéo dài G (eEF2 ở sinh vật nhân chuẩn) sử dụng năng lượng thủy phân GTP để đẩy ribosome tiến lên chính xác một codon mỗi chu kỳ.