翻译控制与mRNA稳定性

信使RNA（mRNA）合成后，其产生的蛋白质数量仍取决于其翻译效率和在细胞中的存活时间。翻译控制——主要在起始阶段——以及信使RNA稳定性的调节共同实现了基因表达的快速可逆调整，而无需改变转录。

Definition

翻译控制和信使RNA稳定性是转录后机制，它们调节现有转录本翻译成蛋白质的速率以及其在降解前持续的时间。

Scope

本主题涵盖了起始因子及其修饰对翻译起始的控制、非翻译区和RNA结合蛋白的作用、信使RNA半衰期的决定因素（包括去腺苷化和降解途径），以及小RNA对翻译和转录本稳定性的影响。这是一个机制性的分子主题，不提供临床指导。

Core questions

• 为什么信使RNA已经合成后还需要调控基因表达？
• 翻译起始的速率是如何被控制的？
• 信使RNA在细胞中存活多久是由什么决定的？
• 非翻译区和RNA结合因子如何调节单个转录本的产出？

Key concepts

• 翻译起始作为主要控制步骤
• 真核起始因子及其调控
• 5'帽和聚腺苷酸尾巴在高效翻译中的作用
• 非翻译区（5'和3' UTRs）
• RNA结合蛋白
• 去腺苷化和信使RNA降解途径
• 微RNA的调控

Mechanisms

大多数翻译控制发生在起始阶段，此时小核糖体亚基和起始tRNA通过真核起始因子被招募到信使RNA上。调节这些因子的活性——例如通过磷酸化调节帽结合复合物或三元复合物的可用性——可以全局或选择性地改变翻译速率。非翻译区中的序列，被RNA结合蛋白识别后，可以进一步增强或抑制特定转录本的翻译。同时，信使RNA的稳定性决定了其能产生多少蛋白质的上限；转录本通常通过聚腺苷酸尾巴的缩短（去腺苷化）而变得不稳定，随后是脱帽和核酸外切酶降解，其中3'非翻译区中的元件可以使特定信使RNA更快或更慢地周转。微RNA等小型调控RNA与靶转录本碱基配对，抑制其翻译并促进其降解，从而整合了这两个层面的控制。

Clinical relevance

翻译控制和信使RNA稳定性的改变是细胞应激反应、生长信号传导和癌症的特征，本主题阐明了细胞如何快速重编程蛋白质输出。本条目旨在教育目的描述机制，不作为个体诊断或治疗的依据。

History

对基因表达调控超越转录的认识在20世纪后期随着起始因子、帽依赖性起始机制以及控制稳定性的非翻译区元件的发现而逐渐深入。Sonenberg和Hinnebusch（2009）以及Hinnebusch和Lorsch（2012）的综述巩固了真核翻译起始的机制和调控，而Bartel（2009）则综合阐述了微RNA如何将翻译抑制与转录本降解联系起来。

Key figures

• Nahum Sonenberg
• Alan Hinnebusch
• David Bartel

Seminal works

• sonenberg-hinnebusch-2009
• hinnebusch-lorsch-2012
• bartel-2009

Frequently asked questions

如果转录已经受到调控，为什么还需要控制翻译？

翻译控制作用于已经存在的转录本，使细胞能够非常快速和可逆地改变蛋白质输出——例如在应激期间——而无需等待新的转录。

是什么让一个信使RNA比另一个更稳定？

稳定性受帽和聚腺苷酸尾巴以及非翻译区中被蛋白质或小RNA结合的序列元件的影响，这些元件决定了转录本去腺苷化和降解的速度。