子科生物報(bào)道：翻譯是核糖體讀取mRNA上承載的遺傳信息并轉(zhuǎn)譯為氨基酸序列的有序過程。mRNA序列除了包含著氨基酸序列的信息，還可能攜帶著調(diào)控翻譯延伸速率的信息。然而，相比較于從密碼子到氨基酸的明確對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)于翻譯延伸速率的調(diào)控信息我們還所知甚少。新興的ribo-seq技術(shù)通過RNA酶降解沒有核糖體“保護(hù)”的mRNA的片段，并對(duì)單核糖體保護(hù)的mRNA的片段進(jìn)行高通量測(cè)序，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某一時(shí)刻細(xì)胞內(nèi)單核糖體位置信息的檢測(cè)。然而，當(dāng)mRNA上存在核糖體的停滯，停滯的核糖體可能被上游核糖體追趕并發(fā)生“碰撞”，形成串聯(lián)雙核糖體（disome）。

   盡管這種串聯(lián)的雙核糖體結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著翻譯延伸暫停的關(guān)鍵信號(hào)，但由于空間位阻不能被RNA酶切割為單核糖體，這些核糖體的位置信息就不能被傳統(tǒng)的ribo-seq方法檢測(cè)，因此在過去十幾年來(lái)的研究中長(zhǎng)期被忽視。

　　中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所錢文峰研究組通過對(duì)串聯(lián)雙核糖體保護(hù)的mRNA的片段進(jìn)行高通量測(cè)序（disome-seq），檢測(cè)到核糖體在釀酒酵母細(xì)胞中存在廣泛的碰撞，并鑒定了一系列促進(jìn)翻譯延伸暫停的mRNA序列特征：1）位于核糖體A位點(diǎn)的終止密碼子；2）位于核糖體P位點(diǎn)的脯氨酸、甘氨酸、天冬酰胺和半胱氨酸；3）位于核糖體的肽鏈輸出通道內(nèi)的串聯(lián)賴氨酸。

    曾有報(bào)道指出，由外源強(qiáng)延伸暫停信號(hào)誘導(dǎo)產(chǎn)生的串聯(lián)雙核糖體會(huì)引發(fā)“核糖體相關(guān)蛋白質(zhì)量控制”介導(dǎo)的降解途徑。為了研究?jī)?nèi)源mRNA上自然發(fā)生的串聯(lián)雙核糖體的生物學(xué)效應(yīng)，北京大學(xué)高寧研究組通過冷凍電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)內(nèi)源和外源信號(hào)引發(fā)的串聯(lián)雙核糖體的結(jié)構(gòu)之間存在重要差異，不能成為核糖體相關(guān)蛋白質(zhì)量控制途徑的底物，暗示內(nèi)源串聯(lián)雙核糖體具有其他的生物學(xué)效應(yīng)。

    進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，核糖體碰撞傾向于出現(xiàn)在蛋白α-螺旋結(jié)構(gòu)域的間區(qū)，這一區(qū)域的翻譯延伸暫停可以為上游新生肽鏈的共翻譯折疊提供充足的時(shí)間而免受其下游肽鏈的折疊干擾。而且串聯(lián)雙核糖體與單核糖體相比結(jié)合更多的分子伴侶蛋白，表明由串聯(lián)雙核糖體所反映出的翻譯延伸暫停可以促進(jìn)新生肽鏈的共翻譯折疊。該研究結(jié)果補(bǔ)充繪制了翻譯譜圖中缺失的“核糖體碰撞”部分，為深入解析mRNA序列所攜帶的翻譯延伸速率的調(diào)控信息提供了基因組學(xué)線索。

   上述研究于2021年1月5日在Genome Biology雜志上在線發(fā)表（DOI:10.1186/s13059-020-02256-0），錢文峰組肇濤瀾博士、博士研究生陳燕鳴和高寧組李余博士為共同第1作者；肇濤瀾博士、高寧研究員與錢文峰研究員為共同通訊作者。該研究得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)以及植物基因組學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。與此相關(guān)，肇濤瀾博士、研究生張碩與錢文峰研究員曾于2020年在《遺傳》雜志上發(fā)表特邀綜述文章《翻譯延伸的順式調(diào)控機(jī)理與生物學(xué)效應(yīng)》（DOI:10.16288/j.yczz.20-074），對(duì)翻譯延伸領(lǐng)域進(jìn)行了全面的介紹和展望。