核糖体的结构与功能

解码信使RNA并形成肽键的双亚基核糖核蛋白机器——每个细胞核心的核酶。

Definition

核糖体是执行翻译的大型双亚基核糖核蛋白复合物，它提供了解码mRNA密码子与tRNA反密码子以及将氨基酸连接成多肽的催化中心。

Scope

本主题涵盖核糖体的结构及其如何执行翻译。它涉及小亚基和大亚基、它们的核糖体RNA和蛋白质组成、A、P和E tRNA结合位点、解码中心以及肽酰转移酶中心。它将核糖体确立为一种基于RNA的催化剂；起始、延伸和终止的逐步机制在配套主题中进行阐述。

Core questions

• 核糖体的两个亚基由什么组成，各自有什么作用？
• mRNA和tRNA在核糖体的哪个位置结合？
• 核糖体如何确保选择正确的tRNA？
• 核糖体的哪个部分催化肽键形成？

Key theories

核糖体是一种核酶

肽键的形成是由核糖体RNA而非蛋白质催化的，这使得核糖体成为一种RNA酶，并支持了基于RNA的催化先于蛋白质酶的观点。

位点的功能区室化

解码发生在小亚基中，而催化发生在大亚基中，A、P和E位点组织了tRNA的进入、肽酰保持和退出，随着核糖体沿着信使移动。

Mechanisms

小亚基结合mRNA并容纳解码中心，在此监测密码子-反密码子配对，以确保只接受正确匹配的氨酰-tRNA。大亚基包含肽酰转移酶中心，该中心由核糖体RNA组成，催化肽键形成，并通过新生链出现的出口通道。当核糖体逐个密码子易位时，转移RNA通过A（氨酰）、P（肽酰）和E（出口）位点移动，协调解码与键形成。

Clinical relevance

细菌和真核核糖体之间的结构差异被许多临床上重要的抗生素所利用，核糖体缺陷会导致一组疾病；此处作为重要性而非临床指导提供。

History

几十年的生物化学研究确定了核糖体的亚基和RNA含量；2000年左右的高分辨率晶体结构揭示了原子结构，并表明催化中心是RNA，这项工作获得了2009年诺贝尔化学奖的认可。

Key figures

• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Thomas Steitz

Seminal works

• watson2013
• lodish2016

Frequently asked questions

为什么核糖体被称为核酶？

因为其形成肽键的催化中心是由核糖体RNA而非蛋白质组成的，因此RNA分子执行催化作用。

A、P和E位点是什么？

核糖体上的三个tRNA结合位点：A位点接受进入的氨酰-tRNA，P位点容纳生长的肽链，E位点是使用过的tRNA离开的地方。