Nature子刊：定位人類基因組的非常規翻譯

　　蛋白質翻譯一直是科學家們重點研究的生物學過程。目前人們對翻譯過程的常規機制已經有所了解，不過實際上蛋白的合成方式并不只有一種。

　　Arizona州立大學的研究人員，首次在全基因組范圍內研究了不依賴帽子結構的翻譯機制，鑒定了在這一機制中作為翻譯增強元件(TEE)的mRNA序列，這些序列位于編碼區的上游，負責將核糖體招募到翻譯起始位點。這項研究發表在本期的Nature Methods雜志上。

　　真核細胞的絕大多數蛋白合成，是依賴帽子結構的。在這種常規翻譯機制中，核糖體沿著單鏈mRNA移動，并讀取密碼子。不過在此之前，核糖體得先結合mRNA的 5'端帽子結構。

　　有時核糖體不需要先結合5'端的帽子結構，就可以開始讀取mRNA上的信息，這一機制被稱為不依賴帽子結構的翻譯。當真核細胞進行有絲分裂和凋亡時，就會出現這樣的翻譯形式。此外，許多病毒也利用不依賴帽子結構的翻譯，使宿主的核糖體優先翻譯病毒的轉錄本。迄今為止，人們對上述翻譯機制還并不了解。

　　第一作者Brian P. Wellensiek及其同事設計了一個體外篩選策略，來研究不依賴帽子結構的翻譯，鑒定這一機制中負責起始翻譯的序列，并對這些序列的功能進行驗證。

　　文章的資深作者John Chaput解釋道，之前研究不依賴帽子結構的翻譯，大多使用源自病毒的RNA片段。“這些RNA分子可以通過折疊，模擬一些真核翻譯中的起始因子，”他說。近來，人們在細胞中也發現了類似的RNA分子，只不過這些RNA序列較短，其作用方式也與病毒RNA不同。

　　為了在整個基因組范圍內鑒定上述RNA序列，研究人員先將基因組切割成為約200bp的隨機片段，構建了整個人類基因組的DNA文庫，并對這些序列進行了轉錄。他們采用了mRNA展示技術，使成功轉錄的氨基酸序列仍結合在mRNA片段上。在此基礎上，研究人員篩選得到了翻譯增強元件，并發現這些元件聚集在基因組的非編碼區域。

　　隨后，研究人員將上述翻譯增強元件，插入到一個帶有發夾結構的載體。“如果核糖體與5'端帽子結構結合，就會遇到發夾結構而失效。如果核糖體跳過發夾結構，識別并翻譯了后面的序列，就意味著該序列可以作為內源性的核糖體起始位點。”Chaput解釋道。由此，研究人員進一步認識了不依賴帽子結構的翻譯，在基因組范圍內定位了該機制的起始序列。

　　這項研究可以幫助人們進一步理解翻譯的基礎機制，同時也為生物醫學研究領域帶來了重要啟示。因為許多病毒都通過不依賴帽子結構的翻譯，來劫持細胞的翻譯機制，使其優先翻譯病毒的蛋白。