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在病毒研究领域，为探究病毒 RNA 翻译重新起始的机制，研究人员开展了关于病毒重新起始刺激元件（RSE）RNA 的研究。他们发现新的 RSE RNA，确定其结构与核糖体的动态作用，这为理解病毒翻译调控提供了新视角。
在生命的微观世界里，病毒与细胞的 “战争” 时刻都在上演，其中病毒如何利用细胞的翻译机制来合成自身蛋白，一直是科学家们关注的焦点。大多数真核生物的 mRNA 通常只含有一个主要开放阅读框（ORF），翻译过程相对 “按部就班”。然而，许多病毒却另辟蹊径，它们的 RNA 能够通过一种特殊的 “终止 - 重新起始（termination - reinitiation）” 机制，在翻译完一个 ORF 后，不进行完整的核糖体循环，而是直接在下游的 ORF 重新起始翻译，从而扩大自身编码和调控的潜力。但这种重新起始的机制却一直是个谜，科学家们对其知之甚少。
为了揭开这个谜团，来自美国科罗拉多大学安舒茨医学校区（University of Colorado Anschutz Medical Campus）等机构的研究人员开展了深入的研究，相关成果发表在《Cell Reports》上。这项研究聚焦于一类能够促进病毒 RNA 翻译重新起始的 RNA 结构，对于理解病毒的生命周期以及开发新型抗病毒策略具有重要意义。
研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：一是生物信息学分析，通过比对已知的重新起始刺激元件（reinitiation - stimulating element，RSE）RNA 序列，从病毒基因组数据库中寻找新的潜在 RSE；二是使用双荧光素酶报告系统，验证新发现的 RSE RNA 是否具有促进下游 ORF 翻译的功能；三是利用化学探针技术，确定 RNA 的二级结构；四是借助冷冻电镜（cryo - EM）技术，解析 RSE RNA 与核糖体结合的复合物结构。
研究结果如下：
- 生物信息学分析鉴定新的潜在病毒 RSE：研究人员通过比较序列分析和同源性搜索，利用 Infernal 程序查询病毒基因组数据库，发现了许多新的潜在终止上游核糖体结合位点（TURBS）类 RSE RNA。在杯状病毒科（Caliciviridae）中，新发现的代表病毒如纽伯里 1 号病原体病毒（Newbury 1 agent virus，N1V）等；在弹状病毒科（Rhabdoviridae）的哈帕病毒属（Hapavirus）中也有新的发现。这些新发现的 RSE 在不同病毒中具有相似的基因组背景。
- 功能测定证实新 RSE 的活性：研究人员运用双荧光素酶报告系统对新发现的 RSE 进行功能验证。结果显示，野生型（WT）的新 RSE 序列能够促进下游 ORF 的翻译，而 RCS（核糖体互补序列，ribosome complementary sequence）发生 GGG/CCC 突变后，下游翻译显著减少。这表明新发现的 RSE 确实具有促进翻译重新起始的功能。
- 新鉴定的 RNA 结构折叠成相似的二级结构：利用化学探针技术对不同病毒的 RSE RNA 进行检测，发现它们都能折叠成预期的二级结构。P1 和 P2 茎环区域的核苷酸化学探针反应性较低，而环区域的反应性较高，这与之前提出的二级结构模型相符，证明了新发现的 RSE 与已知 RSE 在折叠模式上具有保守性。
- 重新起始刺激序列的保守性和变异性：通过对新老 RSE 序列的分析，研究人员发现 P1 和 P2 茎环区域的碱基配对具有一定的保守性，如 P1 的第四对碱基总是 C - G。RCS 序列总是 UGGGA，且与 18S rRNA 的 ES7 区域互补配对的长度在不同 RSE 中有所差异，最多可达 10 nt。此外，还发现一些 RSE 与 rRNA 的碱基配对比之前预期的更多。
- RNA 结构、终止位点和重新起始位点定位的限制为机制提供见解：研究人员对新发现的 TURBS 的基因组背景进行研究，发现不同的终止密码子和起始密码子组合都能与重新起始兼容，且允许的相对阅读框范围为 - 8 到 + 6。同时，P1 与起始密码子或终止密码子之间的距离存在一定限制，这可能与核糖体的足迹以及 RNA 结构与 ES7 结合位点的距离有关。
- 冷冻电镜揭示 TURBS RSE RNA 结构的结合位点和结构：研究人员利用冷冻电镜技术解析了兔出血症病毒（Rabbit hemorrhagic disease virus，RHDV）的 RSE 与核糖体结合的复合物结构。结果显示，RSE RNA 与核糖体的 ES7 区域结合，形成了特定的结构，且其 P1 茎的 3′端指向解码凹槽。虽然部分区域的分辨率较低，但仍为理解 RSE 与核糖体的相互作用提供了重要线索。
- RSE - 核糖体复合物的动力学允许相对于解码凹槽的运动：通过对 RSE - 核糖体复合物的 3D 变异性分析，发现病毒 RNA 在与 rRNA 结合时可以占据不同的位置，呈现出 “摇摆” 运动。这种运动可能有助于在终止后寻找新的起始密码子，且 RSE 与核糖体蛋白可能存在相互作用，eIF3 与 RSE - 核糖体复合物的结合也可能影响重新起始位点的选择。
- 病毒 RSE 和 IRES 共享结合位点但机制不同：TURBS RSEs 与丙型肝炎病毒（HCV）样内部核糖体进入位点（IRESs）都能与 rRNA 的 ES7 区域结合，但它们在结构和功能上存在显著差异。HCV - 样 IRESs 结构更复杂，能够独立将 mRNA 放置在解码凹槽中起始翻译；而 RSE 只有在核糖体翻译完上游 ORF 后才能发挥作用，无法 “从头” 将 mRNA 放置在解码凹槽中。
在研究结论和讨论部分，研究人员通过多种实验方法，对 TURBS 类 RSE 进行了全面深入的研究。他们不仅发现了新的 RSE，还详细解析了其结构与功能，以及与核糖体的相互作用机制。这些研究成果为理解病毒翻译重新起始的机制提供了关键信息，也为后续开发针对病毒翻译过程的抗病毒药物奠定了理论基础。同时，研究中提出的一些未解决的问题，如 eIF3 与 RSE 相互作用的具体机制等，也为未来的研究指明了方向。
