Sobald die RNA die RNAP verlassen hat und genügend Platz für ein Ribosom vorhanden ist, kann die Translation in Prokaryoten beginnen. Bei stark exprimierten Genen ist es nicht ungewöhnlich, dass mehrere RNA-Polymerasen die DNA transkribieren und mehrere Ribosomen an jedem der Transkripte die mRNA in Protein übersetzen! Der Prozess beginnt mit der kleinen ribosomalen Untereinheit (und nur mit der kleinen Untereinheit – wenn sie an die große Untereinheit gebunden ist, kann sie die mRNA nicht binden), die sich lose an die mRNA bindet und sie nach einer Erkennungssequenz absucht, die nach ihren Entdeckern Shine-Dalgarno-Sequenz genannt wird. Sobald diese von der kleinen ribosomalen Untereinheit rRNA erkannt wird, positioniert sich die kleine Untereinheit um das Startcodon (AUG). Dieser Prozess wird durch Initiationsfaktoren wie folgt erleichtert.

Die 30S ribosomale Untereinheit dissoziiert von der 50S ribosomalen Untereinheit, falls sie mit dieser assoziiert war, und bindet an die Initiationsfaktoren IF-1 und IF-3. IF-1 bindet an die A-Stelle, wo es den Eintritt neuer Aminoacyl-tRNA-Moleküle verhindert, bevor das vollständige Ribosom zusammengesetzt ist. Außerdem erleichtert es den Aufbau und die Stabilisierung des Initiationskomplexes. IF-3 ist erforderlich, damit die 30S-Untereinheit an die mRNA binden kann. Sobald dies geschehen ist, tritt IF-2-GTP auf den Plan und trägt die Initiator-Aminoacyl-tRNA mit sich. Diese lagert sich an der P-Stelle an, die so positioniert ist, dass sich das Anticodon der tRNA über dem AUG-Startcodon der mRNA befindet. Die Hydrolyse des an IF-2 gebundenen GTP und die Freisetzung aller Initiationsfaktoren sind erforderlich, damit die 50S-Untereinheit an die 30S-Untereinheit binden kann, um das vollständige und voll funktionsfähige Ribosom zu bilden. Da die GTP-Hydrolyse erforderlich war, ist die Verbindung der Untereinheiten spontan irreversibel und erfordert einen Energieaufwand bei Beendigung der Translation. Sobald sich die 50S-Untereinheit mit der 30S-Untereinheit vereinigt hat, ist die A-Stelle bereit, die nächste Aminoacyl-tRNA aufzunehmen.

Ein häufiges und verständliches Missverständnis ist, dass die neue Aminosäure, die zum Ribosom gebracht wird, an die wachsende Polypeptidkette angehängt wird. Tatsächlich ist der Mechanismus genau umgekehrt: Das Polypeptid wird an die neue Aminosäure angehängt (Abbildung \(\PageIndex{4}\)). Dies beginnt mit der zweiten Aminosäure, die an ein neues Protein angefügt wird (Abbildung \(\PageIndex{5}\)). Die erste Aminosäure, ein Methionin, kam zusammen mit IF-2 und der Initiator-tRNA herein. Die neue Aminoacyl-tRNA wird von EF-Tu eskortiert, einem Elongationsfaktor, der ein GTP trägt. Sobald die aa-tRNA an ihrem Platz ist, hydrolysiert EF-Tu das GTP und trennt sich von der Aminoacyl-tRNA und dem Ribosom.

Wenn eine neue Aminoacyl-tRNA in den A-Slot des Ribosoms fällt, wird das Anticodon an das Codon der mRNA angeglichen. Besteht keine Komplementarität, fliegt die Aminoacyl-tRNA bald wieder aus dem Slot und wird durch einen anderen Kandidaten ersetzt. Besteht jedoch Komplementarität (oder etwas, das der Komplementarität nahe kommt, was an die Idee des Wobble erinnert), dann bilden sich H-Bindungen zwischen dem Codon und dem Anticodon, die tRNA ändert ihre Konformation, wodurch sich die Konformation von EF-Tu verschiebt, was die Hydrolyse von GTP zu GDP + Pi und die Freisetzung aus der aa-tRNA bewirkt. Die Codon-Anticodon-Wechselwirkung ist lange genug stabil, damit die katalytische Aktivität des Ribosoms die Bindung zwischen fMet und der tRNAf im P-Slot hydrolysieren und das fMet mit einer Peptidbindung im A-Slot an die neue Aminosäure binden kann. Die neue Aminosäure ist immer noch an ihre tRNA gebunden, und während dieses Vorgangs verschiebt das Ribosom seine Position in Bezug auf die mRNA und die tRNAs. Dadurch wird die nun leere tRNAf (ohne angehängte Aminosäure) in den E-Slot gesetzt, die tRNAaa in den P-Slot, angehängt an die aa, die an Met gebunden ist, und der A-Slot ist wieder offen für eine neue tRNA, die eintreten kann. Der Elongationsfaktor EF-G bindet in der Nähe des A-Slots, sobald EF-Tu diesen verlässt. Er ist für die ribosomale Translokation erforderlich und liefert Energie für den Prozess, indem er ein GTP hydrolysiert, das er zum Ribosom mitnimmt. Nach den Erfahrungen meiner Schüler scheint der beste Weg, dies zu lernen, darin zu bestehen, die Diagramme zu studieren und die Bewegungen der Moleküle zu sehen, indem man die mechanistischen Details in seinem Kopf ausfüllt. Dieser Prozess setzt sich fort, bis das Ribosom den A-Schlitz mit einem Stoppcodon in Übereinstimmung bringt.

Es gibt keine tRNA mit einem Anticodon für das Stoppcodon. Stattdessen gibt es eine Reihe von Freisetzungsfaktoren, die in die A-Stelle des Ribosoms eindringen, an das Stoppcodon binden und das Ribosom aktivieren, um die Bindung zwischen der Polypeptidkette und der letzten tRNA zu kappen (Abbildung \(\PageIndex{6}\)). Je nachdem, welches Stoppcodon vorhanden ist, betritt entweder RF1 (erkennt UAA oder UAG) oder RF2 (für UAA oder UGA) zuerst den A-Slot. RF1 oder RF2 bildet einen Komplex mit RF3, der an der anschließenden Freisetzung des RF-Komplexes aus dem A-Slot beteiligt ist. Dies ist notwendig, da nach der Freisetzung des Polypeptids aus dem Ribosom auch die mRNA freigesetzt werden muss. Der Ribosomen-Freisetzungsfaktor (RRF) bindet ebenfalls im A-Slot, was zu einer Konformationsänderung im Ribosom führt und die vorherige und nun leere tRNA freisetzt. Schließlich bindet EF-G an RRF und bewirkt mit einer begleitenden Hydrolyse von GTP die Aufspaltung des Ribosoms in eine große und eine kleine Untereinheit. Man beachte, dass es die Kombination von EF-G/RRF ist, die die Dissoziation bewirkt; EF-G allein spielt eine andere Rolle bei der Bewegung des Ribosoms, wenn es sich nicht am Stoppcodon befindet.