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蛋白质生产（翻译）是一个复杂的过程，涉及称为核糖体的机器。细胞如何对抗导致翻译提前终止的核糖体失稳？科学家发现了新生蛋白质链在稳定翻译核糖体方面的新作用。他们认为，跨越核糖体出口通道的较长肽序列和通道入口的大量氨基酸残基有助于通过桥接核糖体亚单位来稳定核糖体，确保不间断的翻译。
然而，多肽中的某些固有序列可以触发翻译的过早终止。由于蛋白质合成是一个必不可少的细胞过程，这一事件可能会造成很大的风险，导致蛋白质功能障碍或合成不完整的蛋白质。在新生的(新合成的)多肽中，这个中断序列富含负电荷氨基酸残基，被称为“固有核糖体不稳定”(IRD)序列。由于这些序列分散在基因组中，细胞如何避免过早终止并确保不间断翻译?
由田口秀树(Hideki Taguchi)教授领导的一组东京工业大学的研究人员最近在EMBO杂志上发表的文章中回答了这个关键问题。“考虑到核糖体的主要功能只是将氨基酸聚合成多肽，目前还不清楚是否需要隧道结构。Taguchi教授解释说:“这种隧道结构跨越了30到40个新生多肽的长度，可能已经进化到平衡翻译伸长的稳定性和障碍。”
研究人员首先分析了细菌模型系统大肠杆菌的蛋白质组宽谱，并确定了不同蛋白质的IRD序列。通过在IRD基序之前构建不同长度的序列，他们能够证明，跨越核糖体隧道的肽序列可以以长度依赖但序列独立的方式抵消IRD序列造成的不稳定。他们进一步指出，较长的序列与更好的IRD降低效率有关。
接下来，他们继续研究新生多肽中氨基酸残基的特性及其在蛋白质组中的分布如何影响IRD。在IRD序列之前使用不同的氨基酸替换，他们发现侧链较大的残基能够比较小的残基更有效地防止IRD。此外，他们还观察到整个蛋白质组的氨基酸序列存在偏差。有趣的是，编码蛋白质的开放阅读框架在更大的氨基酸残基中富集，这些残基指向首先被翻译的n端区域。研究人员推测，这些体积庞大的残基占据了核糖体出口位点的入口，从而通过连接小的和大的核糖体亚基来稳定翻译机制。此外，在废除核糖体出口通道中的特定蛋白质时，他们发现IRD增加，表明新生肽和核糖体蛋白质之间的相互作用有助于翻译的连续性。
总之，这些发现表明了一种内在的调节机制，其中新生肽与核糖体隧道合作，帮助维持核糖体的稳定性和翻译延伸的连续性。
田口教授总结道:“我们的发现强调了一种正反馈系统，其中核糖体隧道被其自身的产品占据，进行不间断的翻译。我们报道了核糖体出口通道内新生肽链的作用，以确保有效的蛋白质合成。”
对稳定的追求似乎有很深的亚细胞根源。
Journal Reference:
Yuhei Chadani, Nobuyuki Sugata, Tatsuya Niwa, Yosuke Ito, Shintaro Iwasaki, Hideki Taguchi. Nascent polypeptide within the exit tunnel stabilizes the ribosome to counteract risky translation. The EMBO Journal, 2021; DOI: 10.15252/embj.2021108299
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