Cell颠覆传统观点，mRNA降解的新故事

　　

生物通报道  一旦信使RNA(mRNA)完成它的工作——传达信息生成了细胞发挥功能必需的蛋白质，细胞就不再需要它而会将之降解。长期以来科学家们都认为，mRNA降解是在翻译完成后启动，正在降解的RNA分子很少提供生物学信息（延伸阅读：Cell Reports：新RNA现象挑战经典教条）。

现在，由Lars Steinmetz领导、来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）和斯坦福大学的研究人员组成的一个科研小组，在《细胞》（Cell）杂志上的一篇论文中颠覆了这一观点。研究人员证实在mRNA的一端开始降解之时，另一端仍然在充当蛋白质生成的模板。因此，研究降解mRNA也为我们提供了一个蛋白质生成过程的快照。

获得这一研究发现几乎可以说是偶然。在研究DNA如何转录为mRNA时，共同研究者Vicent Pelechano和Wu Wei开发了一种体内方法计数细胞内的降解mRNA分子。mRNA有一个保护“帽”可以阻止它降解——一旦除去这一保护帽，便会启动mRNA降解。研究人员发现了一种他们未预料到的、“无帽”RNA的分布模式。

来自欧洲分子生物学实验室Steinmetz研究小组的Vicent Pelechano解释说：“人们过去认为降解RNA在生物学上无足轻重，看到这种模式我们真的感到很惊讶。由于它看起来似乎与遗传密码有关联我们对它进行了更深入的研究，我们从来没想过这会促成对mRNA和核糖体互作机制的全新认识。”

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细胞是借助于核糖体将mRNA分子翻译成蛋白质——这些“分子机器”依次沿着mRNA前行将它的核苷酸翻译为氨基酸。过去认为只有在最后的核糖体离开mRNA、翻译完成时，mRNA才会开始降解。而事实上，研究人员证实在保护“帽”被除去、降解启动之时，核糖体仍然与mRNA结合在一起。

他们证实，mRNA降解酶紧随在核糖体之后，沿着mRNA在设定点停顿下来，通常停顿在3个核苷酸编成一组的密码子后面。研究小组认为这表明了在进行翻译时酶停顿下来——确保了在核糖体完成它的工作后及继续前进时，它才开始降解之前被核糖体保护的mRNA。

这一新方法也为研究核糖体开启了新的途径。斯坦福大学的Wu Wei说：“研究人员在从事核糖体活性研究时通常会采用一些药物让核糖体停顿在合适的地方。这可以改变我们认识核糖体活动的方式。我们只需简单地检测mRNA降解的剩余分子，确定它们的分布。我们认为这可以显示出前所未有的、更精确的图像，揭示mRNA和核糖体发生了什么。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Widespread Co-translational RNA Decay Reveals Ribosome Dynamics

It is generally assumed that mRNAs undergoing translation are protected from decay. Here, we show that mRNAs are, in fact, co-translationally degraded. This is a widespread and conserved process affecting most genes, where 5′–3′ transcript degradation follows the last translating ribosome, producing an in vivo ribosomal footprint. By sequencing the ends of 5′ phosphorylated mRNA degradation intermediates, we obtain a genome-wide drug-free measurement of ribosome dynamics. We identify general translation termination pauses in both normal and stress conditions. In addition, we describe novel codon-specific ribosomal pausing sites in response to oxidative stress that are dependent on the RNase Rny1. Our approach is simple and straightforward and does not require the use of translational inhibitors or in vitro RNA footprinting that can alter ribosome protection patterns.