在分子生物学教科书里,mRNA的使命很简单:携带DNA的遗传密码,作为蛋白质合成的“施工图纸”。其中,编码区负责指定氨基酸序列,而两端的非翻译区(UTR)长期被视为调控翻译效率或稳定性的配角。尤其是3′UTR,虽然超过2700个人类基因的3′UTR含有数百个高度保守的核苷酸,但其确切功能一直是个谜。
2026年6月8日,斯隆-凯特林研究所Christine Mayr团队(Yang Luo为第一作者)在Cell在线发表题为mRNA 3′ UTRs chaperone intrinsically disordered regions to control protein activity的研究论文。
该研究揭开了这个谜底,并彻底刷新了我们对mRNA的认知。科学家发现,3′UTR远不止是“说明书”的一部分,它还能在蛋白质刚刚合成、尚在“折叠成形”的阶段,扮演分子伴侣的角色,指导蛋白质的正确折叠,从而确保其发挥正常的生物学功能。
一个长期存在的悖论
二十年前,科学家就注意到,部分3′UTR序列在不同物种间惊人地保守,暗示其具有重要功能。但奇怪的是,这些保守的3′UTR富含AU碱基,且不抑制mRNA和蛋白质的表达——这与当时已知的调控功能不符。那么,它们到底在做什么?
文章模式图(图源自Cell)
关键发现:3′UTR是“折叠助手”
研究团队聚焦于三类重要的转录调控因子:MYC、UTX和JMJD3。这些蛋白的共同特点是含有长长的内在无序区(IDR)。IDR本身不形成固定的三维结构,但富含疏水性氨基酸簇,在翻译过程中极易发生错误折叠,干扰蛋白其他结构域的正确组装。
实验表明,这些蛋白的mRNA如果缺少3′UTR,即使编码区完整,翻译出的蛋白也几乎没有活性。通过交联质谱和体外实验,研究人员发现:3′UTR能与IDR直接结合,这种结合促进IDR与IDR之间的相互作用,同时抑制IDR与折叠结构域的错误纠缠。换句话说,3′UTR像一个耐心的“折叠导师”,在蛋白质一边合成一边折叠的关键时刻,牵引着IDR走向正确的构象,防止其“捣乱”。
机制模型:共翻译过程中的局部折叠环境
具有这种伴侣活性的3′UTR,往往呈多价、网状结构,并富集于细胞质中的凝胶团(biomolecular condensates)内。这提示,IDR蛋白可能存在一个局部的折叠“工坊”,在这里,mRNA的3′UTR为新生蛋白提供了一个安全的折叠环境。
科学意义:蛋白质序列不等于蛋白质功能
这项研究的核心启示是:蛋白质的氨基酸序列本身,并不足以确保其在细胞内正确折叠并发挥全部功能。mRNA的3′UTR通过阻止共翻译过程中的错误折叠,直接调控了关键转录调控因子的活性。这一发现不仅解答了困扰学界二十年的3′UTR保守性之谜,也为理解蛋白质折叠疾病(如神经退行性疾病)提供了全新视角,并可能启发基于RNA的蛋白质折叠干预策略。
参考消息:https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00576-3