综述：代谢与翻译的亚细胞层面交汇

这篇综述深入探讨了代谢与mRNA翻译（protein synthesis）在亚细胞层面的动态互作机制，揭示了代谢信号（如mTORC1、eIF4E、HIF）如何通过空间分隔（如应激颗粒SGs、G小体）调控局部翻译，反之翻译产物又重塑代谢通路（如糖酵解、OXPHOS）。文章强调新技术（如smFISH、TRICK）在解析这一互作网络中的应用，并指出其在癌症、神经退行性疾病中的病理意义。

　　

代谢与翻译的亚细胞层面交汇

代谢与mRNA翻译概述

代谢（metabolism）作为细胞能量（ATP）和还原力（NAD(P)H）的核心来源，与mRNA翻译这一耗能过程紧密耦合。翻译过程消耗大量ATP用于tRNA氨酰化、核糖体移动及肽键形成，同时代谢中间产物（如α-酮戊二酸）通过修饰tRNA/mRNA核苷酸（如m⁶
A）动态调控翻译效率。这种双向调控形成“代谢-翻译轴”，成为细胞应对营养波动的快速响应机制。

亚细胞枢纽对翻译的调控

膜无细胞器如应激颗粒（SGs）和G小体（G-bodies）是代谢-翻译互作的热点区。缺氧时，糖酵解酶mRNA（如ENO1）聚集于G小体，可能通过液相分离（LLPS）优化代谢流。而SGs在营养匮乏时通过eIF2α磷酸化捕获mTOR敏感mRNA（如TOP mRNA），暂停翻译以节能。矛盾的是，单分子成像显示SGs内仍存在活跃翻译，提示其功能复杂性。

线粒体表面是另一关键位点，呼吸代谢产生的ATP优先支持核编码线粒体蛋白（如OXPHOS组分）的翻译。酵母研究中，线粒体代谢状态改变可定向招募特定mRNA至其表面，提升呼吸生长所需蛋白产量。

疾病中的互作机制

癌症中，CAPRIN1介导的相分离抑制GLS1翻译以耐受谷氨酰胺饥饿，而肥胖通过IGF1R/S6K轴促进SGs形成，加速胰腺癌进展。神经疾病如阿尔茨海默症（AD）中，Aβ斑块触发轴突ATF4 mRNA局部翻译，其蛋白产物逆行入核激活代谢应激程序。心血管疾病中，动脉内皮细胞的G3BP2阳性SGs促进炎症因子翻译，加剧动脉粥样硬化斑块形成。

前沿技术解析动态过程

单分子追踪（如SunTag、TRICK）揭示翻译爆发（translation bursting）现象：同一mRNA在SGs内外呈现“开关式”翻译。邻近标记（APEX-seq）发现，缺氧时G3BP1蛋白在SGs内选择性富集代谢酶mRNA（如LDHA），通过空间隔离实现翻译抑制。

未解之谜与展望

核心问题包括：酮体等代谢物如何直接调控RNA结合蛋白（如G3BP1）的相分离能力？神经元突触的局部翻译如何响应血糖波动？靶向SGs的小分子（如ISRIB）能否逆转癌症代谢韧性？这些问题的解答将推动代谢-翻译轴在精准医学中的应用。