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Cell:颠覆经典!核糖体还可以翻译mRNA的非翻译区

来源:生物谷 2015-08-18 10:30

                                   

2015年8月18日讯 /生物谷BIOON/ --来自美国约翰霍普金斯医学院的研究人员在著名国际学术期刊cell发表了一项令人不可思议的最新研究进展,人们一直认为核糖体只对信使RNA的翻译区进行翻译,但这项研究证明这些蛋白质翻译机器有时也能够对mRNA的非翻译区进行翻译,这项发现大大改变了人们之前对核糖体功能的认识。
 
核糖体是由蛋白质和核糖体RNA共同组装形成的蛋白质合成机器,能够阅读携带遗传信息的mRNA并将这种信息"翻译"为蛋白质。每一条mRNA都以起始密码子开始,最后以终止密码子结束,mRNA上还会有一些被称为非翻译区的密码子片段,之前从未发现这部分密码子也可以翻译为蛋白质。
 
在这项研究中,研究人员在酵母细胞中移除了一个叫做Rli1的蛋白,这种蛋白能够将完成蛋白质合成功能的核糖体分开,促进核糖体大小亚基的回收,再进行其他mRNA的翻译。移除Rli1之后,停留在mRNA终止密码子位置的核糖体数目增加,但研究人员还发现一些核糖体停留在了mRNA的非翻译区。
 
为进一步研究核糖体是否能够通过mRNA非编译区合成蛋白质,研究人员利用遗传学方法,western以及质谱分析发现缺失Rli1d的细胞中,部分核糖体能够在没有经典起始密码子的情况下重新开始翻译过程,并合成出一些小的短肽产物。进一步研究表明,这些核糖体并不会跨越密码子合成出一个更长的蛋白质产物,而是会先释放常规编码的蛋白质,再在终止密码子附近位置重新开始翻译过程。
 
研究人员指出,这一现象就像是核糖体厌倦了等待被拆开,于是决定继续工作,而出现在它们面前的恰恰就是mRNA上的非编码区。目前这些从非翻译区得到的小蛋白质功能仍不清楚,可能与酵母细胞营养匮乏情况下的应激应答有关,但仍需要进一步研究进行探究。(生物谷Bioon.com)
 
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Rli1/ABCE1 Recycles Terminating Ribosomes and Controls Translation Reinitiation in 3′UTRs In Vivo
 
David J. Young3, Nicholas R. Guydosh3, Fan Zhang, Alan G. Hinnebusch, Rachel Green
 
To study the function of Rli1/ABCE1 in vivo, we used ribosome profiling and biochemistry to characterize its contribution to ribosome recycling. When Rli1 levels were diminished, 80S ribosomes accumulated both at stop codons and in the adjoining 3′UTRs of most mRNAs. Frequently, these ribosomes reinitiated translation without the need for a canonical start codon, as small peptide products predicted by 3′UTR ribosome occupancy in all three reading frames were confirmed by western analysis and mass spectrometry. Eliminating the ribosome-rescue factor Dom34 dramatically increased 3′UTR ribosome occupancy in Rli1 depleted cells, indicating that Dom34 clears the bulk of unrecycled ribosomes. Thus, Rli1 is crucial for ribosome recycling in vivo and controls ribosome homeostasis. 3′UTR translation occurs in wild-type cells as well, and observations of elevated 3′UTR ribosomes during stress suggest that modulating recycling and reinitiation is involved in responding to environmental changes.
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