A síntese proteica, um dos processos mais importantes para a manutenção da vida, é realizado no ribossomo, uma máquina catalítica complexa feita a partir de 50 diferentes proteínas (as proteínas ribossomais) e diversas moléculas de RNA, os RNAs ribossomais (rRNAs). Os ribossomos são constituídos por duas subunidades, uma grande e outra pequena, estas são montadas no nucléolo, pela associação de rRNAs recém-transcritos e modificados com proteínas ribossomais, as quais foram transportadas para o interior do núcleo após sua síntese no citoplasma. As duas subunidades são então exportadas para o citoplasma onde realizarão a síntese de proteínas. A subunidade pequena fornece uma região sobre a qual os RNAs-transportadores (tRNAs) podem ser eficientemente pareados sobre os códons de RNA-mensageiro (mRNA), enquanto que a subunidade grande catalisa a formação das cadeias peptídicas que ligam os aminoácidos entre si, formando uma cadeia polipeptídica.
Quando a síntese não está ativa, as duas subunidades do ribossomo estão separadas. Elas se unem sobre uma molécula de mRNA, normalmente próximo a extremidade 5’, para iniciar a síntese de proteínas. O mRNA é então puxado através do ribossomo; conforme seus códons encontram os sítios ativos do ribossomo, a sequência nucleotídica do mRNA é traduzida em uma sequência de aminoácidos, usando os tRNAs como adaptadores, para catalisar cada aminoácido na sequência correta à extremidade da cadeia polipeptídica em formação. Quando um códon de terminação é encontrado, o ribossomo libera a proteína finalizada, e suas duas subunidades separam-se novamente. Essas subunidades podem então ser utilizadas para iniciar a síntese de outra proteína, sobre outra molécula de mRNA.
Os ribossomos operam com uma eficiência notável: em um segundo um único ribossomo de uma célula adiciona aproximadamente dois aminoácidos à cadeia polipeptídica. Um ribossomo contém quatro sítios de ligação para molécula de RNA: um é padrão mRNA e três (denominados sítio A, sítio P e sítio E) são para tRNAs. Uma molécula de tRNA é mantida fortemente aderida aos sítios A e P apenas se seus anticódons formam pares de bases com códons complementares na molécula de mRNA que está ligada ao ribossomo. Os sítios A e P estão suficientemente próximos para que suas duas moléculas de tRNA sejam forçados a formarem pares de bases com códons adjacentes na molécula de mRNA. Esta característica do ribossomo mantém a correta leitura do mRNA.
- Sítio P: sustenta a cadeia nascente covalentemente ligada ao tRNA
- Sítio A: entrada de tRNA carregados
- Sítio E: sítio de saída serve para saída dos tRNA descarregados (apenas no ribossomo procariótico).
Uma vez que a síntese de proteína foi iniciada, cada aminoácido novo é adicionado a cadeia em extensão em um ciclo de reações contendo três passos principais. A descrição do processo de extensão inicia-se no ponto em que alguns aminoácidos já foram ligados entre si e que já existe uma molécula de tRNA no sito P no ribossomo ligado covalentemente a extremidade da cadeia polipeptídica em crescimento. No passo 1, um tRNA carregando um próximo aminoácido da cadeia liga-se ao sito A ribossomal, formando pares de bases com o códon do mRNA lá posicionado. Dessa forma o sítio P e o sítio A contém tRNA ligados adjacentes. No passo 2, a extremidade carboxila da cadeia polipeptídica é liberada do tRNA no sítio P (pelo rompimento da ligação altamente energética entre o TRNA e seu aminoácido) e ligados ao grupo amino do aminoácido ligado ao tRNA no sítio A, formando uma nova ligação peptídica. Esta reação central da síntese de proteínas é catalisada por uma atividade catalítica peptidil transferase contida na grande unidade ribossomal. Esta reação é acompanhada por várias modificações conformacionais no ribossomo, as quais movem os dois tRNAs para os sítios E e P da grande subunidade. No passo 3, outra serie de modificações conformacionais move o mRNA exatamente três nucleotídeos através do ribossomo de tal forma, que está pronto para o próximo tRNA aminoacil.
As moléculas de RNA que possuem atividade catalítica são conhecidas como ribosimas.
