環(huán)狀RNA（circRNA）是一類具有共價閉合環(huán)狀結構的單鏈RNA分子。除了少部分環(huán)狀RNA來源于蛋白編碼基因的內(nèi)含子、非編碼基因或基因間的非編碼區(qū)域，絕大多數(shù)環(huán)狀RNA是蛋白編碼基因外顯子的反向剪接（back-splicing）產(chǎn)物。盡管環(huán)狀RNA主要定位于細胞質(zhì)，但其缺少經(jīng)典的翻譯起始信號，所以環(huán)狀RNA長久以來被認為是一類非編碼RNA（non-coding RNA）。直至近年，部分研究和多組學證據(jù)表明，果蠅和哺乳動物細胞中至少一部分內(nèi)源性環(huán)狀RNA與多聚核糖體（polyribosome）直接結合，可以作為蛋白質(zhì)的翻譯模板，通過表達出的蛋白在細胞內(nèi)發(fā)揮重要調(diào)控功能。由于環(huán)狀RNA的結構特殊性，其翻譯過程所受的調(diào)控方式可能不同于線性mRNA，并且細胞可能存在某種調(diào)控方式幫助通用翻譯機器區(qū)分線性RNA和環(huán)狀RNA翻譯模板。然而，目前環(huán)狀RNA翻譯領域的研究絕大多數(shù)集中于環(huán)狀RNA編碼蛋白的生理病理功能，而對環(huán)狀RNA翻譯過程的調(diào)控機制卻缺乏深入探索，特別是參與調(diào)控環(huán)狀RNA翻譯的翻譯起始因子（eukaryotic translation initiation factors，eIFs）種類及其具體分子機制尚不清晰。近日，重慶大學生命科學學院黃川團隊在 Nucleic Acids Research 期刊上發(fā)表題為：eIF3j inhibits translation of a subset of circular RNAs in eukaryotic cells 的研究論文。該研究揭示了eIF3j蛋白特異抑制環(huán)狀RNA翻譯起始的分子機制和生理學意義。該研究建立了一個環(huán)狀RNA circSfl翻譯蛋白表達系統(tǒng)（circSfl-derived protein reporter system），進而通過RNAi干擾技術，對所有43個果蠅翻譯起始因子eIFs進行篩選，系統(tǒng)探究了各類eIFs在環(huán)狀RNA翻譯起始過程中的功能。該研究發(fā)現(xiàn)eIF3復合物的不同成員對環(huán)狀RNA翻譯具有相反的調(diào)控功能（conflicting functions）：eIF3核心復合物（如eIF3a、3b、3c、3d1等）是環(huán)狀RNA翻譯所必需的，而eIF3j等是環(huán)狀RNA翻譯的負調(diào)控因子。此外，eIF3j蛋白對線性Sfl mRNA的翻譯能力并無明顯抑制作用，這證明了eIF3j蛋白對環(huán)狀RNA翻譯調(diào)控的特異性。系列分子機理實驗表明，eIF3j蛋白通過其C末端結構域與蛋白編碼環(huán)狀RNA直接結合，進而阻礙eIF3核心復合物募集至環(huán)狀RNA的UTR區(qū)域，阻止翻譯起始復合物PIC的組裝以及環(huán)狀RNA的正確翻譯起始。進一步，研究團隊利用circSfl穩(wěn)定轉染細胞系模擬了circSfl高表達細胞（果蠅神經(jīng)組織），并發(fā)現(xiàn)在熱脅迫環(huán)境中，eIF3j蛋白抑制環(huán)狀RNA翻譯蛋白CdSfl（circSfl-derived Sfl）的表達，讓熱激細胞正常進入死亡程序。該調(diào)控行為可能是清除受損細胞的應答機制，并保證正常細胞的生命活動。為繼續(xù)探究eIF3j蛋白抑制環(huán)狀RNA翻譯起始的廣譜性，作者分析了所有在S2細胞通過ribosome profiling技術鑒定出的內(nèi)源性ribo-circRNAs，并發(fā)現(xiàn)eIF3j蛋白可以阻礙eIF3核心復合物與一部分ribo-circRNAs（如circPde8）的結合，從而抑制它們的翻譯活性。這證明了eIF3j蛋白介導的環(huán)狀RNA翻譯抑制機制是蛋白表達調(diào)控重要而廣泛的分子機制。這項研究1）系統(tǒng)評價了所有43個eIFs對環(huán)狀RNA翻譯起始的調(diào)控作用；2）闡明了eIF3j蛋白通過阻止eIF3核心復合物結合蛋白編碼環(huán)狀RNA，進而抑制環(huán)狀RNA翻譯起始的具體分子機制；3）揭示了eIF3j介導的環(huán)狀RNA翻譯抑制通路的細胞生理意義。總的來說，這項研究有助于深入理解蛋白翻譯調(diào)控方式的多樣性以及通用轉錄機器區(qū)分線性RNA和環(huán)狀RNA翻譯模板的方式，同時也為環(huán)狀RNA生物學提供更新的認知。該研究由重慶大學生命科學學院黃川教授團隊完成，并受到中科大單革教授大力支持。論文的共同第一作者為重慶大學生命科學學院博士生宋振興和林佳美，論文的通訊作者為黃川教授。
