Improving Translational Accuracy

Комплементарность оснований между тремя парами оснований кодона мРНК и антикодоном тРНК не является безотказным механизмом. Неточности могут варьироваться от одного несоответствия до полного отсутствия правильного спаривания оснований. Разница в свободной энергии между правильным и почти правильным спариванием оснований может быть всего 3 ккал/моль. Поскольку комплементарность является единственным этапом проверки, расчетная частота ошибок будет составлять одну неправильную аминокислоту на каждые 100 включенных аминокислот. Однако частота ошибок, наблюдаемая у организмов, значительно ниже.

Высокий уровень точности гарантируется двумя дополнительными этапами проверки, основанными на двух принципах фермент-субстратного взаимодействия.

Внутри рибосомы пептидилтрансферазный центр (ПТЦ) катализирует образование ковалентной связи между аминокислотами с образованием полипептидной цепи. Как и любой другой фермент, ПТЦ также имеет активный сайт, который различает субстраты на основе их молекулярной структуры. Остатки в 16S рРНК малой рибосомной субъединицы образуют водородные связи с атомами оснований и остова цепи дуплекса кодон-антикодон. Только правильная тРНК может вызвать конформационные изменения в ПТЦ, который осуществляет катализ.

Второй этап, называемый кинетическим редактированием, происходит после необратимой диссоциации EF-Tu·GDP от рибосомы. Гидролиз GTP отмечает начало короткой задержки, в течение которой аминоацил-тРНК перемещается в активный центр ПТЦ для катализа. Во время этой задержки любые неправильные пары кодон-антикодон, которые проскочили через этап индуцированной подгонки, с большей вероятностью диссоциируют, чем правильные пары. Причина этого в том, что неправильная тРНК создает более слабые пары оснований с кодоном, и время задержки больше для неправильных, чем правильных совпадений.