Nature破解40年翻译谜题

　　2016年07月23日讯 由澳大利亚国立大学（ANU）领导的一项研究项目，填补了对于生命基本过程--基于称作为RNA的配方来构建蛋白质认识上的一个重要空白。这项研究发布在《自然》（Nature）杂志上。

　　RNAs是储存在DNA中的遗传信息的短暂副本。细胞核糖体读取它们，将这些配方翻译成作为生命主要构件的蛋白。

　　澳大利亚国立大学John Curtin医学研究院的首席研究员Thomas Preiss教授说，这一新认识为治疗广泛的疾病，包括癌症、心脏病和一系列较罕见的遗传病开辟了新途径。

　　Preiss教授说：“我们第一次捕获了在运行中的一个生命关键过程。这一翻译起始过程让全球的科学家们困惑了近40年。”

　　研究人员拍摄了核糖体如何沿着RNA链分布的快照，特别注意了核糖体确保从正确的起始点开始读取这一配方的机制。

　　全身的细胞在它们的DNA中都包含同样的完整生命蓝图。“要构建和维持大脑、骨骼或肝脏中多种多样的细胞，就何时、何地用到何种RNA配方来说要求极大的精确性，”Preiss教授说。

　　核糖体如何高效准确地读取和翻译这些配方也至关重要。例如，众所周知核糖体在癌症中过度活化。

　　Preiss教授说：“我们现在应用我们的工具和洞察力，更好地认识了在肿瘤形成过程中它们与这些RNA配方的互作，有望开发出一些新的更好的治疗方法。”

　　这项研究证实了一个40年的理论，解释了核糖体是如何正确地找到这一密码的起点的。研究组成员、澳大利亚国立大学的Nikolay Shirokikh博士说，这项研究探究了核糖体的两个元件开始附着于RNA链上的位置。

　　Shirokikh博士说：“这一理论提出，核糖体的小半部分将自身附着在RNA的起点，然后沿着RNA链扫描直至它找到这一配方的起始信号。在这里，核糖体的大半部分加入进来，整个核糖体开始制造蛋白。”

　　“我们的核糖体快照方法最终提供了证据，证实扫描模型是正确的。对于核糖体可以多快完成这些不同的的任务，其他的细胞元件如何来一路帮助它，我们也获得了一些新认识。”

　　大多数的高中生都会背诵分子生物学中心法则：DNA生成RNA，然后生成了蛋白质。我们都知道它。但我们看到过它吗？当然，研究人员已实时量化了它的一个组成部分，基因表达的第一步--DNA转录。但要在生命系统中看到第二步--遗传密码翻译成蛋白质则要难得多，直到现在我们一直无法做到。来自科罗拉多州立大学的生物化学家们实现了一个前所未有的壮举，拍摄了活细胞RNA翻译--核糖体编码蛋白质的这一基本细胞过程的电影。

　　哈佛大学的庄小威及同事们开发出了一种成像技术可在活细胞中实时直接监测单个mRNA分子的翻译活性。这种新方法是通过预制的遗传编码荧光团多价荧光扩增新生肽信号来实时、原位检测单个mRNA转录物的翻译活性。这种方法具有的解析单个mRNA分子翻译时空信息的能力，有望为研究活细胞中翻译调控的动态和机制开辟新机会。

　　以往的基因表达调控研究很大程度上都将焦点放在翻译之前的调控水平上，例如DNA和染色质水平上的表观遗传调控、转录、RNA加工及衰减等。然而，从整体角度看，蛋白质的丰度只在部分程度上受控于转录或mRNA丰度，人们日益认识到mRNA翻译是基因表达调控的另一个主要因素。来自清华大学的研究人员报告称，他们开发出了一个专门针对核糖体分析（ribosome profiling）数据的分析管道Xtail，其适用于全基因组评估mRNA差异性翻译。