翻譯延伸
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一旦核糖體組裝完畢、對準訊息的起點,真正的流水線工作便開始了:按照密碼子規定的順序,一個接一個地添加胺基酸,搭起不斷生長的蛋白質鏈。這個重複而循環的階段叫做延伸。如果說起始是把機器通電開啟,那麼延伸就是機器在真正一節一節地沖壓出產品。
延伸是核糖體對每個密碼子都重複執行的三步循環。第一步,反密碼子與下一個密碼子相匹配的轉運 RNA 進入核糖體的 A 位,遞送它的胺基酸。第二步,核糖體催化形成一個肽鍵,把正在生長的整條鏈轉移到這個新到的胺基酸上——於是鏈就增長一節。第三步是易位:核糖體沿信使 RNA 恰好向前棘進三個鹼基,把轉運 RNA 從 A 位和 P 位移到 P 位和 E 位,並把已空載的轉運 RNA 從 E 位彈出。A 位再次空出,循環重新開始。叫做延伸因子的輔助蛋白質,由 GTP 供能,推動轉運 RNA 的遞送和向前棘進。
延伸之所以重要,是因為它正是蛋白質序列被物理書寫的地方,而且其速度與準確度都令人驚嘆——我們的核糖體每秒能添加幾個胺基酸,且極少出錯。核糖體的三個轉運 RNA 位點(A 位用於到達 / 胺醯,P 位承載正在生長的肽鏈,E 位用於離去)以及肽鍵化學,正是一維密碼如何變成真正胺基酸鏈的核心。一個要警惕的過度簡化是:延伸並不是一個平滑的動作,而是一個由結合、成鍵、邁步組成、反覆運行的精密編排循環。
抗生素四環素的作用機制,是堵住核糖體的 A 位,使新的轉運 RNA 無法停靠,延伸因此停滯。由於細菌與人類的核糖體差異足夠大,它卡住了細菌的流水線,卻大體放過了我們。
好幾種抗生素的原理,就是卡住延伸循環中的某一步。
形成肽鍵的活性位於大亞基的 RNA 上,而不在它的蛋白質上——核糖體是一種核酶。所以嚴格說來,催化延伸這一核心反應的是 RNA,而不是蛋白質。