翻譯的延伸（elongation）是指核糖體不斷將新的氨基酸連接到已有肽鏈（或起始氨基酸）的羧基端，直至合成出完整肽鏈，所以也叫做肽鏈的延長。這是一個(gè)不斷循環(huán)的過程，每個(gè)循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，具體包括進(jìn)位、成鍵、移位三個(gè)步驟。

進(jìn)位（entrance）是指將正確的氨酰tRNA（A-tRNA）結(jié)合在核糖體的A位點(diǎn)（氨酰位點(diǎn)）。在翻譯起始之后，起始tRNA占據(jù)P位點(diǎn)（肽酰位點(diǎn)），A位點(diǎn)是空缺的，可以接受新的tRNA。

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA并不能隨意進(jìn)入氨酰位點(diǎn)，而是需要延伸因子輔助，還需要專門的校對機(jī)制來保證解碼的忠實(shí)性。在原核生物中，需要兩種延伸因子：EF-Tu和EF-Ts，并消耗GTP。

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA 需要與EF-Tu·GTP結(jié)合，形成三元復(fù)合物，才能與翻譯起始復(fù)合物結(jié)合。當(dāng)反密碼子能夠與密碼子完美配對時(shí)，會(huì)改變核糖體一些位點(diǎn)的狀態(tài)，為GTP的水解提供合適的構(gòu)象。

不可逆的GTP水解標(biāo)志著解碼的初始選擇（initial selection）階段的結(jié)束，隨后進(jìn)入校對（proofreading）階段。校對機(jī)制利用密碼子-反密碼子相互作用的穩(wěn)定性，以動(dòng)力學(xué)方式區(qū)分錯(cuò)誤配對的tRNA。

動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，GTP水解后，EF-Tu·GDP解離事件與EF-Tu·GDP·A-tRNA的解離事件競爭，后者導(dǎo)致tRNA被排斥出復(fù)合物，延伸失敗。而正確的密碼子配對有利于前者。這是校對的第一階段。

EF-Ts的作用是促進(jìn)EF-Tu·GTP的再生。它與釋放出的EF-Tu·GDP和GTP反應(yīng)，生成EF-Tu·GTP，參加下一輪進(jìn)位反應(yīng)。

EF-Tu 具有阻止A-tRNA進(jìn)入大亞基的肽基轉(zhuǎn)移酶中心（PTC）的作用，所以EF-Tu·GDP解離后，A-tRNA的氨基酸部分開始進(jìn)入PTC。這個(gè)過程需要調(diào)節(jié)構(gòu)象以互相契合，稱為A位調(diào)節(jié)（A-site accommodation）。

此時(shí)校對也進(jìn)入第二階段，即A-tRNA進(jìn)入A位點(diǎn)的事件與A-tRNA的解離事件相競爭。A位調(diào)節(jié)完成后，PTC就可以開始催化，翻譯進(jìn)入成鍵（peptide bound formation）階段。

真核生物的eEF1A相當(dāng)于原核的EF-Tu，eEF1B相當(dāng)于EF-Ts，起交換因子作用。而在成鍵階段，原核生物需要延伸因子P（EF-P），真核生物則是eIF5A（曾用名為eIF-4D）。

最初認(rèn)為eIF5A參與翻譯起始或第一肽鍵形成，所以命名為IF?，F(xiàn)在認(rèn)為它主要參與翻譯的延伸，也有促進(jìn)翻譯終止作用。在成鍵過程中，它可促進(jìn)某些不良底物的肽鍵形成。

肽鍵的形成是P位點(diǎn)的肽基tRNA（P-tRNA）將肽基轉(zhuǎn)移到A位點(diǎn)的氨酰tRNA的氨基上。某些氨基酸（如脯氨酸和甘氨酸）不易形成肽鍵，容易導(dǎo)致P-tRNA從核糖體脫落。

eIF5A結(jié)合在E位點(diǎn)（exit site，出口位），與肽基tRNA的受體臂相互作用，通過誘導(dǎo)底物的有利定位來促進(jìn)肽鍵形成。eIF5A含有一個(gè)羥丁胺修飾的賴氨酸（hypusine），我們在講多胺合成時(shí)提到過。

成鍵后，肽酰位點(diǎn)的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA成為空載，延伸進(jìn)入移位（translocation）階段。核糖體會(huì)沿mRNA移動(dòng)一個(gè)密碼子，空載的tRNA經(jīng)E位點(diǎn)離開，肽酰tRNA進(jìn)入P位點(diǎn)，A位點(diǎn)空出，以接受下一個(gè)氨酰tRNA。

原核生物的移位需要延伸因子G（EF-G），真核中是eEF2。EF-G與核糖體相互作用，以穩(wěn)定其中間狀態(tài)。核糖體結(jié)合可激活EF-G的GTP酶活性，利用GTP水解推動(dòng)移位過程中的構(gòu)象變化。

當(dāng)前的翻譯延伸模型是綜合多種研究方法而得到的。核磁共振、X-射線晶體學(xué)和冷凍電鏡等結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法提供了相關(guān)分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。動(dòng)力學(xué)方法提供了不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系。單分子熒光方法通過同時(shí)觀察兩者來進(jìn)一步連接結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

1. Christina E Brule, et al. Synonymous Codons: Choose Wisely for Expression. Trends Genet. 2017 Apr;33(4):283-297.

2. Junhong Choi, et al. How mRNA and nascent chain sequences regulate translation elongation. Annu Rev Biochem. 2018 Jun 20; 87: 421–449.

3. Thomas E. Dever, et al. Translation Elongation and Recoding in Eukaryotes. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2018 Aug 1; 10(8): a032649.

4. Sichen Shao, et al. Decoding Mammalian Ribosome-mRNA States by Translational GTPase Complexes. Cell. 2016 Nov 17; 167(5): 1229–1240.e15.

5. Myung Hee Park, et al. Hypusine, a polyamine-derived amino acid critical for eukaryotic translation. J Biol Chem. 2018 Nov 30; 293(48): 18710–18718.

6. Jie Zhou, et al. How the Ribosome Hands the A-site tRNA to the P Site During EF-G-catalyzed Translocation. Science. 2014 Sep 5; 345(6201): 1188–1191.