轉載從: Tech News 科技新報
一個國際團隊新發現一種與癌症和自閉症有關的蛋白質家族，他們將這項研究發表在最新發行的《分子細胞》（Molecular Cell）期刊。
細胞在基因指示下持續做出新的蛋白質，核糖體會攜帶接上不同胺基酸和相應密碼子的 tRNA，tRNA 再與 mRNA 的核甘酸序列配對，使核糖體將胺基酸串連形成胺基酸鏈，經由適當折疊便能成為具有功能的蛋白質。儘管科學家已經全盤了解轉譯的過程，但當蛋白質製造出來後，仍尚未能掌握核糖體的後續行蹤。
新研究中，美國和俄羅斯科學家研究同一個家族的蛋白質，其中 MCT-1（monocarboxylate transporter 1，單羧基運輸蛋白）是源於致癌基因，而 DENR（density-regulated protein）則是與自閉症、真核生物轉譯因子 elF2D 有關。
研究共同作者、俄羅斯科學院（Russian Academy of Sciences，RAS）Engelhardt 分子生物學研究所 Sergey Dmitriev 博士表示：「我們早在 2010 年就發現 elF2D 並試著了解它的特質，但當時並沒有直接證據顯示 elF2D 在活細胞扮演的角色。在那之後，有幾篇相關研究發現 MCT-1 和 DENR 是與 elF2D 相似的因子，它們都能用來讀取一種較特別的 mRNA 序列。這種 mRNA 在製造蛋白質的主要編碼區（coding region）前段，有多出一段短的閱讀框架，即所謂的上游開放閱讀框架（upstream open reading frame，uORF）。」
▲ 人類核糖體（黃色）的 MCT-1（紫色）和 DENR（紅色）。
核糖體也能讀取 uORFs。在許多情況下，這可以阻止核糖體進入主要編碼區，進而調節蛋白質產量。短的 uORFs 在約半數人類 mRNAs 都有，因此了解 eIF2D、MCT-1 和 DENR 在轉譯過程扮演的角色，顯得格外重要，不過科學家至今尚未研究出這些蛋白質在體內作用的完整機制。
研究共同作者、密西根州立大學（Michigan State University，MSU）生物工程及生物資訊學研究所的博士生 Desislava Makeeva 說：「有鑑於這些蛋白質在人體內的作用機制十分複雜，於是我們轉向研究酵母菌，因為酵母菌本身不帶有這些蛋白質的基因。來自美國國家衛生研究院（National Institutes of Health）的夥伴則負責分析核糖體在突變細胞中的轉譯作用，之後由我們接手。」
核糖體分析技術是利用核糖體覆蓋數百萬個小片段的 mRNA，以進行高通量定序，這項具突破性的技術可以展示出細胞特定時刻蛋白質合成的全貌。
換句話說，利用高通量定序技術便可以在 mRNA 轉譯過程中，於特定條件、特定時刻下「快照」，並得知不同 mRNA 的表現，至於核糖體分析技術僅會得出轉譯的部分 mRNA 序列，而非整段 mRNA。
Sergey 博士解釋：「我們使用『無細胞轉譯系統』（cell-free translation systems），準備酵母菌細胞的萃取物，加入已經在試管合成好的 mRNA，並觀察特定基因有或沒有突變的情況下，酵母菌株的產物合成量。」
這項研究使研究人員發現在轉譯完成的瞬間，核糖體需要 eIF2D、MCT-1 和 DENR 因子協助才能立刻與 mRNA 分離。mRNA 含有 uORF 的情況下，若缺乏這些因子，會影響主要編碼區的轉譯，使主要蛋白質產量增加。明顯地，潛在致癌因子 MCT-1 與破壞神經元發育相關的 DENR 基因突變，都與含有 uORF mRNA 的轉譯過程有關，因為 mRNA 的編碼還有重要細胞調節因子。
（圖片來源：Sergey Dmitriev）