延伸和肽键形成

延伸是翻译的重复阶段，在此阶段中，核糖体一次读取信使RNA的一个密码子，将氨基酸添加到不断增长的多肽中。每个循环都将氨酰-转移RNA的准确选择、肽键的形成以及核糖体向下一个密码子的移动耦合在一起。

Definition

延伸是核糖体迭代循环，包括密码子导向的氨酰-tRNA选择，P位肽酰-tRNA与A位氨酰-tRNA之间肽键的形成，以及GTP驱动的易位，使核糖体前进一个密码子。

Scope

本主题涵盖延伸循环的三个耦合事件：由延伸因子Tu（或eEF1A）进行的氨酰-tRNA的解码和递送，核糖体肽酰转移酶中心的肽键催化，以及由延伸因子G（或eEF2）驱动的易位。它还探讨了速度和准确性如何平衡。这是一个机制性主题，而非临床指导。

Core questions

• 如何为每个密码子选择正确的氨酰-tRNA？
• 核糖体如何催化肽键形成？
• 是什么驱动信使RNA沿线的易位？
• 延伸速度和保真度如何平衡？

Key concepts

• 氨酰基 (A)、肽酰基 (P) 和出位 (E) 位点
• 延伸因子Tu / eEF1A
• 肽酰转移酶中心
• 延伸因子G / eEF2 和易位
• GTP水解
• 解码保真度和校对

Key theories

核糖体肽酰转移作为RNA催化

肽酰转移酶中心由核糖体RNA组成，表明核糖体本质上是一种核酶，主要通过底物定位促进肽键形成。

诱导契合解码和动力学校对

同源密码子-反密码子配对触发构象变化，加速延伸因子Tu上的GTP水解，而水解后的校对步骤提供了第二次机会来拒绝不正确的tRNA，共同提高了准确性。

Mechanisms

在每个延伸循环中，延伸因子Tu（真核生物中的eEF1A）将氨酰-tRNA作为与GTP的复合物递送到核糖体A位点；解码中心感知正确的密码子-反密码子配对并刺激GTP水解，此后校对步骤仍可拒绝近同源tRNA。被接受的氨酰-tRNA被容纳到肽酰转移酶中心，核糖体RNA在此催化生长链转移到新的氨基酸上，形成肽键。然后，延伸因子G（eEF2）利用GTP水解驱动易位，移动tRNA和mRNA，使下一个密码子进入A位点，脱酰基tRNA退出。结构快照已可视化这些状态，阐明了解码、催化和运动是如何协调的。

Clinical relevance

多种抗生素和毒素作用于延伸过程，例如通过阻断氨酰-tRNA递送、肽酰转移酶反应或易位，这使得该阶段对于理解抗菌作用和某些毒素至关重要。本条目解释分子机制，并非个体诊断或治疗决策的基础。

Evidence & guidelines

延伸机制得到了细菌和真核核糖体的动力学、生化和高分辨率结构研究的支持，并已在主要综述文献中得到巩固。

History

20世纪60年代和70年代的生化工作确定了延伸因子和基本的A、P、E位点框架。20世纪90年代的动力学研究确定了GTP水解如何驱动解码和易位，而2000年以来的晶体学和冷冻电镜结构捕获了核糖体在连续延伸状态下的图像，证实了肽酰转移酶中心的RNA催化作用。

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

蛋白质是否催化肽键？

不；结构研究表明肽酰转移酶中心由核糖体RNA组成，因此核糖体作为核酶形成肽键，主要通过定位反应底物。

是什么使核糖体沿着信使RNA移动？

易位由延伸因子G（真核生物中的eEF2）驱动，利用GTP水解的能量在每个循环中使核糖体精确前进一个密码子。