同樣的三幕形狀，這次由核糖體來跑
到現在，這套陣容你已經熟了。你知道遺傳密碼一次讀三個字母，知道一個 tRNA 是給每個密碼子運來正確胺基酸的適配器，也知道核糖體是負責閱讀的那台兩部件機器。這一篇不再點名演員，而是看著他們幹活——它跟隨一個核糖體走完一次完整的造蛋白過程，從它認定一段資訊的那一刻，到它把造好的鏈放走的那一刻。整場演出分成你在轉錄裡見過的同樣三幕：起始（在起點組裝）、延伸（平穩的中段）、和終止（知道何時停下）。
這個形狀與轉錄押韻，但部件和利害關係都不同。在那裡，機器讀 DNA、寫 RNA；在這裡，核糖體讀 RNA、寫一條胺基酸鏈，整套字母表都換了——進去的是核苷酸，出來的是一條多肽。而它的節奏繫於那三個字母的拍子：每個密碼子都必須被依次配對、成鍵、走過。整篇我會借用一個畫面——一條流水線，每個工位讀取一條三字母的指令、扣上一顆珠子，再把傳送帶恰好往前棘進一條指令。
第一幕——起始：在正確的起跑線上組裝
起始要解決整個過程裡最難的問題：到底從哪裡開始。這比聽起來要緊得多，因為資訊是按不重疊的三聯體來讀的，所以起點的選擇就把之後一切的閱讀框給定死了。選錯了 AUG，或者起頭錯開一個字母，下游每一個密碼子都會被錯誤地分組——蛋白質出來就是一堆亂碼。所以核糖體不能隨手抓起資訊就走；它必須找到真正的起始密碼子，即開啟真正編碼序列的那個 AUG，並精確地鎖定它。
細菌與真核生物尋找那個 AUG 的方式截然不同，這也是看兩大域如何分道揚鑣的最乾淨處。在細菌裡，資訊在起點上游幾個鹼基處帶著一條短短的著陸帶，即 [[shine-dalgarno-sequence|夏因-達爾加諾序列]]。它與小亞基自身 rRNA 的尾端互補，於是兩者直接鹼基配對——核糖體的小亞基像鑰匙插進貼了標籤的槽位那樣咔噠扣上資訊，把起始密碼子正好停在它該在的位置。正因為鹼基直接配對，細菌核糖體能在一段帶有這個信號的資訊上任意處停靠，這就是為什麼一條細菌 mRNA 可以攜帶數個各自獨立翻譯的基因。
真核生物沒有夏因-達爾加諾信號，於是改用掃描帽子的辦法。小亞基載著起始因子和特殊的起始 tRNA-Met，扣住 mRNA 最前端的 5′ 帽子（就是我們加工前體 mRNA 時見過的那個帽子），然後沿下游*掃描*，一個字母一個字母地滑過去，直到抵達第一個處在合適語境中的 AUG。想像一位讀者，他必須永遠從第一頁開始、向前略讀以找到章節標題，而不能直接翻到書籤。無論哪種方式，這一幕的收尾都一樣：起始 tRNA 落進核糖體的 P 位、與起始密碼子配對，大亞基隨後合上，組裝好的核糖體就緒——第一個胺基酸已就位，A 位空著，等著。
第二幕——延伸：讀、成鍵、移位、重複
現在平穩的中段開始了。延伸是一個每個密碼子重複一次的循環，看清它的關鍵在於核糖體的三個 tRNA 槽位，名叫 A、P、E。把它們想成三把相鄰的椅子：A 位（到達，Arrival）是新來的 tRNA 遞交胺基酸的地方，P 位（肽，Peptide）握著攜帶迄今造好的鏈的那個 tRNA，E 位（離開，Exit）則是用過的 tRNA 退場的門口。整個循環不過是 tRNA 依次穿過這三把椅子的有序隊列，一次走一個密碼子。
- 到達並核對：一個延伸因子（細菌裡的 EF-Tu）把下一個 tRNA 領進空著的 A 位。它的反密碼子對著 A 位的密碼子試配；只有正確的三字母匹配才讓因子花掉它的 GTP、把 tRNA 鎖住。錯誤的 tRNA 還來不及定下就掉出去——這一校對步驟是翻譯之所以準確的主要原因。
- 成鍵：此刻兩個胺基酸並排站好（增長中的鏈在 P 位、新來的那個在 A 位），核糖體自身的催化核心、即 [[peptidyl-transferase|肽醯轉移酶]]中心，用一個肽鍵把它們連起來——把整條鏈轉移到 A 位的胺基酸上。引人注目的是，這個催化劑是由 rRNA、而非蛋白質構成的：核糖體是一種核酶。
- 移位：第二個延伸因子（EF-G）花掉又一個 GTP，推動移位——核糖體恰好往前棘進一個密碼子。剛交出鏈的那個 tRNA 從 A 滑到 P，此刻已空的 tRNA 從 P 滑到 E 並被彈出，一個新鮮的密碼子滾進空出來的 A 位。循環就緒，可以重複。
E site P site A site
[ exit ] [ chain ] [ arrival ]
| | |
5'... C C C A U G G C A U U U ...3' mRNA
(Met) (Ala) (Phe-tRNA arriving)
read 3 letters -> bond chain onto A-site aa -> shift one codon ->
P-tRNA slides to E (ejected), A-tRNA slides to P, new codon enters A
growing peptide: H2N-Met-Ala- ... -[next residue added at A site]幾個誠實的細節，讓這不至於淪為童話。鏈總是從它的胺基端朝羧基端增長，資訊總是按 5′ 到 3′ 讀取，所以合成只沿一個固定的方向進行。它很快——細菌核糖體大約每秒添加 15 到 20 個胺基酸——也很準，因為有那個 A 位核對步驟，誤摻入率大約只有每一萬個胺基酸出一次錯。而且核糖體很少單幹：通常許多核糖體會同時上到一條 mRNA 上，首尾相接地跟著、像單行道上的一串車，於是一段資訊被並行翻譯成許多份蛋白質副本。這支車隊就叫做[[polysome|多核糖體]]。
第三幕——終止：一個沒有 tRNA 的終止密碼子
如果沒有東西叫它停，這循環會永遠轉下去——所以資訊以三個終止密碼子之一（UAA、UAG 或 UGA）作結。這裡有個優雅的花招：這些密碼子沒有對應的 tRNA。正常的適配器庫裡沒有任何東西能讀它們，所以當一個終止密碼子滾進 A 位時，沒有 tRNA 到來，流水線帶著一把空椅子停住。這個空缺，就是信號。一個[[translation-termination-release-factor|釋放因子]]踏進那個空著的 A 位——它是一個蛋白、不是 tRNA，其形狀能直接辨識終止密碼子，並嵌進本該由 tRNA 佔的位置。
釋放因子一旦就位，它就用那個曾經造出每一個肽鍵的同一個催化中心，做了一件巧妙的事。它不讓鏈被轉移到另一個胺基酸上，而是讓一個水分子去攻擊那個把造好的蛋白質繫在最後一個 tRNA 上的鍵。這次水解把鏈剪斷——完工的多肽飄走，去摺疊、去履行它的職責。隨後其餘演員各自拆散：在一個回收因子（以及又一個用掉的 GTP）的幫助下，兩個核糖體亞基分開，最後一個 tRNA 和那條 mRNA 被釋放，各個部件便自由地去尋找一段新的資訊，把整場演出從頭再來一遍。
退一步——整個過程的形狀
留意這三幕與你在轉錄裡見過的對應得多麼乾淨，也留意核糖體的準確度與聚合酶的是怎樣以不同方式建立起來的。轉錄靠倒退、剪掉一個它已經加上去的錯鹼基來校對；翻譯則把大部分核對放在*下注之前*——一個錯誤的 tRNA 在 A 位、在任何肽鍵被鍛造之前，就被拒之門外。也留意能量花在哪裡：幾乎每一個要緊的步驟（裝載一個 tRNA、移位、回收）都用 GTP 來支付，這就是為什麼造蛋白質是細胞最耗能的事情之一。這台機器不是免費運轉的；它是被買下來的，一次一個密碼子。
在你繼續向上攀登之前，有兩點誠實的提醒。其一，「從核糖體裡出來的鏈就是一條完工、能幹活的蛋白質」這句話是個有用的簡化，而非真相：一條剛出爐的多肽是一根軟塌塌的線，它還得先摺疊、還常常要被修飾，才能工作——而這正是本階梯下一級要接著講的地方。其二，要抵住「一個基因就是一個蛋白質」這種俐落的虛構。同一段編碼資訊可以被讀成不止一種產物（透過上游的可變剪接，以及起始密碼子的選擇），而那條鏈此後還可以被切割、裝飾、編輯。你現在掌握的三幕故事，講的是*一條*蛋白質是怎麼造出來的；它是基因表達的脊樑，但它周圍的軀體，要比一條筆直的線豐富得多。