核糖体在翻译过程中，经常遇到难以翻译的RNA序列，如程序化翻译暂停位点（如促进共翻译蛋白折叠或靶向细胞器序列）、RNA复杂结构、核苷酸修饰或RNA损伤等，这些序列会改变翻译延伸动力学。
mRNA分子通常同时被多个核糖体翻译，这些多聚核糖体之间可发生相互作用，如核糖体问题序列上停滞，尾随的核糖体可能会与停滞的核糖体发生碰撞。这种碰撞的“双核糖体”可将领先的核糖体标记为有缺陷，并通过细胞质量控制通路去除[1]。此外，如果细胞碰撞核糖体数量较多，可引发全细胞的应激反应[2]。
核糖体碰撞的研究主要针对停滞核糖体，但多聚核糖体中的两个易位核糖体之间是否也会发生（瞬时）碰撞？这种瞬时碰撞对翻译延伸有怎样的影响？
近日，荷兰乌得勒支大学医学中心的Marvin E. Tanenbaum团队在Cell期刊上发表研究论文：Long-term imaging of individual ribosomes reveals ribosome cooperativity in mRNA translation。研究开发了一种基于缺乏终止密码子环状RNA（socRNA）的成像方法，以高分辨率监测活细胞中单核糖体或多聚核糖体中单个核糖体的翻译。利用socRNA，研究揭示了在翻译过程中，核糖体可发生瞬时碰撞而产生协同作用，以确保快速有效的翻译。
研究亮点
socRNA技术可以精确测量翻译延伸动力学
翻译监视途径无法感知瞬时核糖体碰撞
核糖体碰撞减少有问题的RNA序列上的翻译停滞
核糖体协同性抑制在非问题序列上的随机停滞
socRNA技术
研究团队通过设计并利用Tornado系统在细胞中生成缺乏框架终止密码子的环状RNA（socRNA）。socRNA可被一个或多个核糖体翻译持续翻译数小时。该技术结合SunTag成像系统，即利用单链可变区片段（scFv）抗体轻链和重链的表位结合区域融合形成单独的多肽，这种多肽以溶解的形式表达在细胞里面，而不能正确折叠。scFv抗体可结合串联的多肽表位上，与scFv抗体融合的GFP实现信号放大和可视化。此外，还通过结合ALFA-tag将socRNA翻译复合物连接到质膜上。socRNA可以高精度测量翻译延伸率，比较一个核糖体与多个核糖体的翻译，并允许测量核糖体加工性。
活细胞中单个翻译核糖体的长期可视化检测方法
核糖体瞬时碰撞
通过结合socRNA分析和计算机模拟，研究发现翻译核糖体经常发生瞬时碰撞。然而，与持续碰撞不同，这种瞬时碰撞可以逃脱细胞质量控制通路的检测。此外，瞬时核糖体碰撞通过减少核糖体在有问题的序列上的停滞，促进生产性翻译，被称为核糖体协同性。核糖体协同性还通过细胞质量控制途径减少核糖体的再循环，从而增强翻译。
总结
研究基于环状RNA开发了新型socRNA技术，结合高分辨率成像系统，实现了对单个核糖体翻译动力学的长时间观测，揭示了核糖体瞬时碰撞的协同作用机制。这种协作性不仅优化了翻译效率，还为细胞应对复杂翻译环境提供了适应性策略。
研究不仅为单核糖体分辨率研究翻译调控提供了新工具，还深化了对核糖体功能协同性、质量控制途径调控以及细胞应对翻译障碍策略的理解，对生物体生理和病理的翻译调控机制的研究具有重要启示。
原文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00045-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867425000455%3Fshowall%3Dtrue
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助力核糖体相互作用与翻译调控研究
除了高分辨的成像技术外，高通量的翻译组测序技术也是核糖体相互作用与翻译调控研究常用和重要的手段。例如：
Disome-seq通过分离核糖体-RNA复合物，用RNase进行酶切消化，裸露的RNA被酶切，而核糖体保护的RNA得以保留。然后分离纯化得到双核糖体保护的RNA片段，进行建库测序，可以揭示全局RNA中碰撞双核糖体的足迹。
Polysome profiling基于蔗糖梯度超离心，可将细胞质RNA分离成无结合核糖体RNA（游离RNA）、结合40s和60s核糖体亚基、单核糖体（80s）和不同数量多聚核糖体等多个组分。通过绘制图谱，RT-qPCR、高通量测序、WB等分析RNA或蛋白质在不同组分的分布，可评估RNA上核糖体的结合情况及翻译动态，研究翻译调控机制。
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参考文献
[1]Juszkiewicz, S., et al. (2018). ZNF598 Is a Quality Control Sensor of Collided Ri- bosomes. Mol. Cell 72, 469–481.e7.
[2]Wu, C.C.C., et al. (2020). Ribosome Collisions Trigger General Stress Responses to Regulate Cell Fate. Cell 182, 404–416.e14.
