核糖体与翻译

翻译是核糖体读取信使RNA密码子并组装相应氨基酸链的过程。核糖体是由核糖体RNA和蛋白质组成的大型复合物，分为解码mRNA的小亚基和催化肽键形成的大亚基。结构研究表明，这种催化作用是由核糖体RNA完成的，这使得核糖体成为一种核酶。

Definition

翻译是核糖体介导的多肽合成过程，其中转运RNA将与连续mRNA密码子匹配的氨基酸递送至核糖体，核糖体的RNA核心催化它们之间肽键的形成。

Scope

本主题涵盖核糖体及其亚基的结构、翻译的三个阶段（起始、延伸、终止）、转运RNA和遗传密码的作用，以及作为基因表达控制点的翻译起始调控。它是一份分子生物学参考资料，不提供临床建议。

Core questions

• mRNA密码子如何与正确的氨基酸匹配？
• 核糖体小亚基和大亚基的作用分别是什么？
• 翻译的起始和终止是如何定义的？
• 为什么起始是翻译的主要调控步骤？

Key concepts

• 核糖体小亚基和大亚基
• 核糖体RNA和核糖体蛋白
• A、P和E tRNA结合位点
• 转运RNA和氨酰化
• 遗传密码和密码子-反密码子配对
• 起始、延伸和终止
• 肽酰转移酶中心
• 帽依赖性翻译起始

Key theories

核糖体作为核酶

大亚基的高分辨率结构表明，肽酰转移酶中心仅由核糖体RNA而非蛋白质组成，这支持了肽键形成由RNA催化的观点，并与翻译的RNA世界起源论相符。

Mechanisms

核糖体在mRNA上组装，小亚基定位起始密码子和起始tRNA；在真核生物中，这种帽依赖性起始是主要的调控步骤，通过起始因子进行控制（Sonenberg & Hinnebusch, 2009）。在延伸过程中，氨酰tRNA进入A位点，大亚基的肽酰转移酶中心形成肽键，核糖体易位，使链逐个密码子生长；结构研究将这种催化活性定位于核糖体RNA（Nissen et0al., 2000）。释放因子识别终止密码子会终止合成并释放已完成的多肽，然后多肽根据其序列折叠（Anfinsen, 1973）。

Clinical relevance

由于翻译决定了细胞产生哪些蛋白质以及产生多少，其调控对正常的细胞生长至关重要，并且有几种抗生素通过靶向细菌核糖体发挥作用。本条目描述了其机制及其普遍意义；它不是药物选择或患者护理的指南。

History

翻译的概要、遗传密码以及tRNA的适配器作用是在20世纪中叶的分子生物学研究中确立的。大约在2000年，核糖体亚基的原子分辨率晶体结构，包括证明RNA形成催化核心（Nissen et al., 2000），改变了对核糖体工作方式的理解，并因此获得了2009年诺贝尔化学奖的认可。

Key figures

• Thomas Steitz
• Venkatraman Ramakrishnan
• Ada Yonath
• Nahum Sonenberg

Seminal works

• nissen-2000
• sonenberg-2009

Frequently asked questions

转录和翻译有什么区别？

转录是将DNA基因复制到信使RNA中；翻译是在核糖体上读取信使RNA并构建相应的蛋白质。翻译是蛋白质合成的步骤。

为什么核糖体被称为核酶？

因为其催化位点（在氨基酸之间形成肽键）是由核糖体RNA而非蛋白质构建的，所以核糖体是一种RNA酶，即核酶。