Процесс трансляции у эукариот только в общих чертах аналогичен процессу трансляции у прокариот. Хотя 3'-концевая последовательность 18S-рРНК эукариот гомологична 3'-концу 16S-рРНК прокариот, в ней отсутствует участок комплементарный последовательности Шайна-Дальгарно.
Лидерная последовательность эукариотических мРНК обычно короткая (не более 100 нуклеотидов), а для связывания с 40S-субчастицей при формировании инициаторного комплекса служит ее кэп. В эукариотических клетках обнаружено по крайней мере 9 факторов инициации: eIF1 (15 кДа, мономер), eIF2 (тример), eIF3 (>500 кДа, мультимер), eIF4A, eIF4B, eIF4C, eIF4D, eIF5 (150 кДа, мономер) и eIF6 (23 кДа, мономер).
Эукариоты содержат также специальную инициаторную тРНКi метионин, который к ней присоединяется, не формилируется. Инициация у эукариот начинается с формирования тройного комплекса [тРНКi Met7eIF27ГТФ] в результате присоединения eIF27ГТФ к тРНКi Met. Затем тройной комплекс взаимодействует с 40S-субчастицей, и этот новый комплекс стабилизируется присоединяющимися белками eIF3 и eIF4C. eIF3 (вероятно, совместно с eIF6) играет ту же роль, что и прокариотический IF3, поддерживая малую субчастицу в свободном состоянии. eIF3 необходим и для последующего присоединения малой субчастицы к мРНК, для этого взаимодействия нужны также дополнительные белки eIF1, eIF4A и eIF4B и гидролиз АТФ. Присоединение 60S- субчастицы требует присутствия eIF5 и сопряжено с гидролизом ГТФ, который уже находится в инициаторном комплексе в составе [тРНКi Met7eIF27ГТФ]. Вероятно, корда субчастицы соединяются образуя полную рибосому, все эукариотические факторы ини- циации освобождаются.
Есть два принципиальных отличия эукариотического механизма инициации трансляции от прокариотического. Во-первых, образование комплекса [тРНКi Met7eIF27ГТФ7eIF3740S] у эукариот всегда происходит до связывания с мРНК, тогда как у прокариот обычно сначала [IF3730S] связывается с мРНК и лишь потом может присоединиться [тРНКf Met7IF2]. Вероятно, что у прокариот присоединение мРНК к 30S-субчастице возможно за счет комплементарного взаимодействия 16S-рРНК с последовательностью Шайна-Дальгарно, тогда как у эукариот, у которых эта последовательность отсутствует, связывание мРНК в инициаторном комплексе может произойти только за счет комплементарности инициаторного кодона и антикодона тРНКi Met.
Во-вторых, инициаторный комплекс у прокариот строится непосредственно на инициатор- ном кодоне, тогда как [тРНКi Met7eIF27ГТФ7eIF3740S] садится на 5'-конец мРНК, а затем двигается вдоль мРНК к ее 3'-концу, используя энергию гидролиза АТФ до тех пор, пока не достигнет инициаторного кодона. Поэтому у прокариот возможна инициация транскрипции с любого цистрона в их полицистронной мРНК, а у эукариот мРНК всегда моноцистронные, а в полицистронной мРНК эукариотическая система трансляции может транслировать только первый цистрон. Пример эукариотического гена и соответствующей ему мРНК показан на рис. 135.
У эукариот есть два фактора элонгации - eEF1 и eEF2, которые соответствуют прокариотическим EF-T и EF-G. Роль eEF1 заключается в доставке аминоацил-тРНК в рибосому, при этом тоже осуществляется гидролиз ГТФ. Как происходит регенерація комплекса eEF1 с ГТФ, неизвестно, возможно, что этот фактор так же, как и EF-T, состоит из двух компонентов, аналогичных EF-Tu и EF-Ts. В количественном отношении eEF1 - один из наиболее многочисленных белков клетки. Белок eEF2 (100 кДа) тоже достаточно многочисленный белок и на его долю приходится около 1% растворимого белка клетки. Скорость элонгации у эукариот ниже, чем у прокариот, и составляет примерно 2 а.о./с. У эукариотических организмов был обнаружен только один релизинг-фактор - eRF. Для его связывания с рибосомой, по-видимому, требуется ГТФ, тогда как в прокариотических системах этого не нужно. Скорее всего гидролиз ГТФ нужен для отсоединения eRF от рибосомы после терминации.
В отличие от прокариотической мРНК информационная РНК в цитоплазме эукариот относительно стабильна. Обычно около половины мРНК имеет период полужизни около 6 ч, тогда как остальная мРНК - примерно 24 ч. В дифференцированных клетках, специализированных на синтезе определенных белков, некоторые мРНК могут быть еще болем стабильными.
В цитоплазме активно синтезирующих белок клеток обычны скопления рибосом одновременно транслирующих молекулу мРНК, называемые полисомами. Полисомы всегда закреплены либо на мембране гранулярного эндоплазматического ретикулума, либо на филаментах цитоскелета и имеют тенденцию располагаться цепочкой поблизости от ядра в тех местах, где мРНК входит в цитоплазму. В противоположность полисомам мономерные рибосомы находятся в клетке в свободном состоянии.
Митохондрии и хлоропласты содержат свои собственные рибосомы, и тРНК прокариотического типа. Некоторые митохондрии грибов и млекопитающих содержат не более чем 23 - 24 различных тРНК. Такая "экономия" достигается у них за счет упрощения кодон-антикодонового взаимодействия, в результате которого одна тРНК становится способной узнавать всех представителей кодонового семейства и за счет небольших "поправок" их генетического кода, описанных выше. Поэтому 23 митохондриальных гена для тРНК кодируют инициаторную тРНК, 14 тРНК, узнающих пары кодонов, и 8 тРНК, узнающих семейства кодонов. Хлоропластные тРНК похожи на прокариотические настолько, что рибосомы хлоропластов способны использовать при синтезе белка бактериальные тРНК. Синтез белка в хлоропластах и в митохондриях начинается с N- формилметионина, как и у бактерий, а не с метионина, как в цитоплазме их клеток, и инициация транскрипции происходит у них по прокариотическому типу. Предполагают, что митохондрии и пластиды имеют свои собственные факторы элонгации, но они еще не охарактеризованы. Однако можно создать функционирующую гибридную рибосому, соединив малую субчастицу рибосомы из хлоропласта с большой из E. coli, а мРНК хлоропластов успешно транслируется в белоксинтезирующей системе E. coli.