Nature：poly(A) 尾巴长度与翻译效率

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Nature：poly(A) 尾巴长度与翻译效率
1 k5 S/ H' E6 i& y/ ?0 c' B3 u2014-03-03 1 来源：生物360 作者：koo  J  H1 @  E+ A2 O
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高等动物在受精后不久，胚胎中的蛋白产生依赖于遗传自母本的信使 RNA（mRNA）。但此后不久，在母体-合子过渡（maternal-to-zygotic transition, MZT）期间，胚胎激活它自己的基因组时，它将经历一种深刻变化。2 I) R, p( ]' |/ H
日前，在一项刊登在《自然》杂志上的最新研究中，MIT 怀特海德研究所（Whitehead Institute）教授 David Bartel 和他的同事们揭示出了在胚胎发育的这种相同时间点不久就会发生的另一种变化：控制 mRNA 翻译方式上的变化。
$ A$ d; m6 A3 H& m: R( h当细胞制造蛋白时，它们首先利用 DNA 作为模板产生 mRNA 。在这一过程中，蛋白编码基因首先拷贝进RNA中，然后通过添加一串单磷酸腺苷而给这些RNA进行修饰，从而在每个RNA的一端构建出被称作 poly(A) 的尾巴，这会导致成熟的 mRNA 产生。细胞中的翻译复合体接着对这些成熟的 mRNA 进行解码，并利用这些解码信息制造事先已确定的蛋白。
( }  t' x% [) X  x0 c在此之前，科学家们已认为 mRNA poly(A) 尾巴长度影响 mRNA 如何高效地翻译：这种 poly(A) 尾巴越长，蛋白翻译越高效。这种理论是在研究早期胚胎中基因翻译之后推导出来的，这部分上是因为很少有研究是在 MZT 之后的有机体内开展的。再者，高通量 poly(A) 尾巴长度测量技术的缺乏也阻碍了这个领域的研究。
3 B5 E* d8 @9 P* o$ c& B如今，研究人员对这种理论提出质疑。
: c, l7 @; b5 j3 U$ u6 X  T. T+ M9 u论文共同第一作者、来自 Bartel 实验室的研究生 Alexander Subtelny 利用他自己开发出的一种高通量方法记录了来自包括小鼠、青蛙、斑马鱼和人类在内的多种动物细胞中上百万个 mRNA 的长度。与此同时，论文共同第一作者 Stephen Eichhorn 研究了这些 mRNA 的翻译频率。" R! c  U( z& ^3 W
正如 Subtelny 和 Eichhorn 在这篇论文中所描述地那样，在非常早期的斑马鱼和青蛙胚胎中， poly(A) 尾巴长度和翻译效率表现出期待中的关系。令人吃惊之处在于在这些研究的物种中， poly(A) 尾巴长度并不影响已经历胚胎原肠胚形成阶段（gastrulation stage）的细胞内的翻译。+ j, M$ Q7 N! I% w: w6 |
这一发现可能也解释了微 RNA（microRNA）如何影响翻译上看似矛盾的方面。microRNA 通过与 mRNA 相互作用而调整蛋白产量，作用方式为抑制与它们匹配的 mRNA 翻译以及让这些 mRNA 不稳定。 Subtelny 和 Eichhorn 研究了早期斑马鱼胚胎一直到原肠胚形成阶段期间的 microRNA 功能。在原肠胚形成阶段之前的胚胎中，microRNA通过切除它们的靶 mRNA 上的 poly(A) 尾巴而降低这些 mRNA 的翻译，然而在原肠胚形成阶段之后，microRNA 让它们的靶 mRNA 不稳定。  t# D) D# {+ T- V
Subtelny 表示：“我们的研究结果可能让人们重新思考与大多数细胞中 poly(A) 尾巴相关的基因调节机制。但是，我们认为包括神经细胞和卵母细胞在内的一些细胞可能具有与我们在早期胚胎中观察到的相类似的基因调节。”Eichhorn 表示：“我们并不知道这种基因调节转换背后的机制，我们想要揭示出这种机制。”
# y3 c! z! A8 Q$ f3 k原文检索：
( A  n3 Q: i- m5 rAlexander O. Subtelny , Stephen W. Eichhorn , Grace R. Chen, Hazel Sive& David P. Bartel. poly(A) -tail profiling reveals an embryonic switch in translational control. Nature, 29 January 2014; doi:10.1038/nature13007
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