環狀 RNA (circular RNA, circRNA) 是一類特殊的非編碼 RNA，它們形成閉合環狀結構，相較於線性 RNA 具有更高的穩定性。過去認為 circRNA 主要透過海綿吸附 miRNA 或調控 RNA 結合蛋白活性來影響基因表達。然而，近年來越來越多的研究表明，circRNA 也能夠被翻譯成蛋白質，進一步拓展了人們對 circRNA 功能的認知。近日，一項發表在頂尖期刊的研究揭示了 circRNA 翻譯的新機制，強調了內部核糖體進入位點 (Internal Ribosome Entry Site, IRES) 與其所攜帶的「貨物」(Cargo) 之間的動態相互作用，如何精細地調控蛋白質的合成。
IRES 介導的 circRNA 翻譯：一個複雜的過程
傳統的蛋白質翻譯起始於 mRNA 5′ 端的帽子結構，但 circRNA 缺乏這種結構。因此，circRNA 的翻譯通常依賴於 IRES，IRES 是一段 RNA 序列，可以直接招募核糖體並啟動翻譯，而無需依賴 mRNA 的帽子結構。然而，並非所有含有 IRES 的 circRNA 都能有效翻譯，這暗示著除了 IRES 本身之外，還有其他因素在調控 circRNA 的翻譯效率。
Cargo 的影響：動態相互作用塑造翻譯效率
這項新的研究發現，IRES 所攜帶的「貨物」，也就是 IRES 序列下游的 circRNA 序列，對翻譯效率有著顯著的影響。研究人員發現，IRES 與其 Cargo 之間的動態相互作用，例如 RNA 的二級結構、RNA 結合蛋白的結合位點等，會影響核糖體的招募和翻譯的起始。具體來說，某些 Cargo 可能會促進 IRES 的活性，提高翻譯效率，而另一些 Cargo 則可能抑制 IRES 的活性，降低翻譯效率。
數據與事實：實驗證據支持新機制
研究團隊利用一系列精巧的實驗驗證了他們的發現。他們設計了不同的 circRNA 構建體，其中包含相同的 IRES 序列，但攜帶不同的 Cargo 序列。通過體外翻譯實驗和細胞內表達實驗，他們發現不同 Cargo 的 circRNA 翻譯效率存在顯著差異。此外，他們還利用 RNA 結構預測和 RNA 結合蛋白結合實驗，揭示了 IRES 與 Cargo 之間的具體相互作用模式，並證明這些相互作用確實會影響核糖體的招募和翻譯的起始。例如，研究人員發現，某些 Cargo 序列可以形成穩定的 RNA 二級結構，從而阻礙核糖體與 IRES 的結合，降低翻譯效率。相反，另一些 Cargo 序列則可以招募特定的 RNA 結合蛋白，這些蛋白可以穩定 IRES 的結構，促進核糖體的招募，提高翻譯效率。
臨床意義與未來展望
這項研究不僅揭示了 circRNA 翻譯的新機制，也為我們理解 circRNA 在疾病中的作用提供了新的視角。circRNA 在多種疾病中發揮重要作用，包括癌症、心血管疾病和神經退行性疾病。通過了解 IRES 與 Cargo 之間的動態相互作用如何調控 circRNA 的翻譯，我們有望開發出新的治療策略，例如，設計特定的 Cargo 序列，以調控 circRNA 的翻譯效率，從而達到治療疾病的目的。
總結與研判
總而言之，這項研究強調了 IRES 與 Cargo 之間的動態相互作用在 circRNA 翻譯中的重要性。它不僅揭示了 circRNA 翻譯的新機制，也為我們理解 circRNA 在疾病中的作用提供了新的視角。未來的研究可以進一步探索 IRES 與 Cargo 之間的具體相互作用模式，以及這些相互作用如何受到細胞環境的影響。此外，還可以利用這些知識開發新的治療策略，以調控 circRNA 的翻譯效率，從而達到治療疾病的目的。雖然目前的研究主要集中在體外實驗和細胞內實驗，但未來的研究需要進一步驗證這些發現的體內相關性，並探索其在臨床應用中的潛力。
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原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: February 26, 2026