Nature破解40年翻譯謎題

由澳大利亞國立大學(ANU)領導的一項研究項目，填補了對於生命基本過程——基於稱作為RNA的配方來構建蛋白質認識上的一個重要空白。這項研究發布在《自然》（Nature）雜誌上。

RNAs是儲存在DNA中的遺傳信息的短暫副本。細胞核糖體讀取它們，將這些配方翻譯成作為生命主要構件的蛋白。

澳大利亞國立大學John Curtin醫學研究院的首席研究員Thomas Preiss教授說，這一新認識為治療廣泛的疾病，包括癌症、心臟病和一系列較罕見的遺傳病開闢了新途徑。

Preiss教授說：「我們第一次捕獲了在運行中的一個生命關鍵過程。這一翻譯起始過程讓全球的科學家們困惑了近40年。」

研究人員拍攝了核糖體如何沿著RNA鏈分布的快照，特別注意了核糖體確保從正確的起始點開始讀取這一配方的機制。

全身的細胞在它們的DNA中都包含同樣的完整生命藍圖。「要構建和維持大腦、骨骼或肝臟中多種多樣的細胞，就何時、何地用到何種RNA配方來說要求極大的精確性，」Preiss教授說。

核糖體如何高效準確地讀取和翻譯這些配方也至關重要。例如，眾所周知核糖體在癌症中過度活化。

Preiss教授說：「我們現在應用我們的工具和洞察力，更好地認識了在腫瘤形成過程中它們與這些RNA配方的互作，有望開發出一些新的更好的治療方法。」

這項研究證實了一個40年的理論，解釋了核糖體是如何正確地找到這一密碼的起點的。研究組成員、澳大利亞國立大學的Nikolay Shirokikh博士說，這項研究探究了核糖體的兩個元件開始附著於RNA鏈上的位置。

Shirokikh博士說：「這一理論提出，核糖體的小半部分將自身附著在RNA的起點，然後沿著RNA鏈掃描直至它找到這一配方的起始信號。在這裡，核糖體的大半部分加入進來，整個核糖體開始製造蛋白。」

「我們的核糖體快照方法最終提供了證據，證實掃描模型是正確的。對於核糖體可以多快完成這些不同的的任務，其他的細胞元件如何來一路幫助它，我們也獲得了一些新認識。」

大多數的高中生都會背誦分子生物學中心法則：DNA生成RNA，然後生成了蛋白質。我們都知道它。但我們看到過它嗎？當然，研究人員已實時量化了它的一個組成部分，基因表達的第一步——DNA轉錄。但要在生命系統中看到第二步——遺傳密碼翻譯成蛋白質則要難得多，直到現在我們一直無法做到。來自科羅拉多州立大學的生物化學家們實現了一個前所未有的壯舉，拍攝了活細胞RNA翻譯——核糖體編碼蛋白質的這一基本細胞過程的電影。研究論文發布在2016年5月5日的Science雜誌上。

哈佛大學的庄小威及同事們開發出了一種成像技術可在活細胞中實時直接監測單個mRNA分子的翻譯活性。這種新方法是通過預製的遺傳編碼熒光團多價熒光擴增新生肽信號來實時、原位檢測單個mRNA轉錄物的翻譯活性。這種方法具有的解析單個mRNA分子翻譯時空信息的能力，有望為研究活細胞中翻譯調控的動態和機制開闢新機會。這一重大的突破性成果發布在2016年5月的Cell雜誌上。

以往的基因表達調控研究很大程度上都將焦點放在翻譯之前的調控水平上，例如DNA和染色質水平上的表觀遺傳調控、轉錄、RNA加工及衰減等。然而，從整體角度看，蛋白質的丰度只在部分程度上受控於轉錄或mRNA丰度，人們日益認識到mRNA翻譯是基因表達調控的另一個主要因素。來自清華大學的研究人員報告稱，他們開發出了一個專門針對核糖體分析（ribosome profiling）數據的分析管道Xtail，其適用於全基因組評估mRNA差異性翻譯。這一研究成果發布在2016年4月4日的Nature Communications雜誌上。

原文索引：

Dynamics of ribosome scanning and recycling revealed by translation complex profiling.Nature (2016) doi:10.1038/nature18647

來源：生物通

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