迷失在茫茫遺傳資訊大海中？ 找出基因表現的起始點, 建構基因航海圖

轉譯(translation)是蛋白質合成過程中的重要步驟之一。成熟的信使核糖核酸(mRNAs)帶著遺傳密碼，藉由轉譯的過程將基因序列解碼，生成相對應的氨基酸，進而形成蛋白質(proteins)。而如何開啟在茫茫遺傳資訊大海中的遺傳密碼解碼，找出轉譯起始點(initiation sites)是一個關鍵。轉譯起始點決定了遺傳密碼解碼的方式、時間與地點及最終蛋白質的表現，這在植物面對環境逆境上扮演極重要的角色。目前科學家對於植物體如何藉由調控轉譯的起始點決定蛋白質的合成，以及植物在遭遇環境逆境時，如何藉由調控轉譯起始點面對環境逆境，鮮少有更進一步的研究。

中央研究院農業生物科技研究中心劉明容團隊用創新的方法對於正在進行轉譯的核糖核酸進行系統性的分析，發現植物體內仍有許多未被發現的轉譯起始點而且是有別於已知的轉譯密碼子（ＡＵＧ）。研究發現一條信使核糖核酸除了會使用已知的起始密碼子，也會選擇使用不是ＡＵＧ的轉譯密碼子，來產生不同的蛋白質。這說明植物對於轉譯起始點和轉譯密碼子是有選擇性的，而這樣的選擇性可以幫助植物在面對環境逆境時，選擇不一樣的轉譯起始點，產生不一樣的蛋白質，因應環境變化。因此研究轉譯調控機制，將有助於增進作物對抗環境逆境的瞭解，為農業生物科技發展提供新的方向。

劉明容團隊近期發表於Genome Research期刊的論文，發現在阿拉伯芥、番茄等植物系統中, 皆會選擇使用不是ＡＵＧ的轉譯密碼子，且其選擇使用機制是有序列偏好性。這些不是ＡＵＧ的轉譯密碼子會調控附近的主讀序框(main open reading frame)蛋白質表現或是產生不同的蛋白質，進而影響其生物功能。研究更進一步發現，轉譯起始點調控蛋白質表現之機制在植物的演化上具有保守性，但是轉譯密碼子序列的選擇是多元的。這樣的發現對於植物調控基因表現之機制提供更多新知，有助於農業生物科技在作物抗逆境基因表現的應用。

論文連結: https://genome.cshlp.org/content/30/10/1418.full
劉明容

李雅茹, 劉明容* (2020) Genome Research, 30, 1418-1433