芝加哥大学的科学家们进行的一项新研究表明，ALKBH1酶可以从转移RNA中去除分子修饰，从而对细胞中的蛋白质翻译产生可测量的影响。该研究于10月13日在Cell上发表，揭示了细胞如何控制基因表达，并提出转移RNA(tRNA)影响蛋白质翻译之外的细胞过程的可能性。

芝加哥大学生物化学与分子生物学教授，该研究的高级作者陶平博士说：“能够逆转某些东西，去除某些东西，赋予动力学的可能性。” “我会说核糖体是计算机的硬件，信使RNA是输入信息以指导如何做某事的人，而tRNA是如何将其转化为某种东西的软件。所以现在我们知道了软件本身可以调整，修改或动态更改。“

数以万亿计的细胞构成了人体，所有细胞都发挥着必要和多样化的功能，促进了日常生活的复杂努力。但细胞如何“知道”它们在体内的作用; 例如，肝细胞如何与白细胞如此不同?细胞如何根据来自邻居的信号，甚至是身体完全不同部位的细胞来改变自己的行为?在早期发育过程中，如何通过单个细胞形成完整的人体?

几十年来，这些基本问题一直让科学家着迷，其中很大一部分答案与确定细胞DNA的哪些区域在特定时间用于制造特定蛋白质的过程有关。蛋白质几乎完成细胞内的每个任务，并且在给定时间存在的蛋白质集合的组成通常决定细胞行为。

当细胞需要某种蛋白质时，会产生编码该信使RNA的DNA拷贝，称为信使RNA，并被核糖体(细胞的蛋白质合成机制)用作模板。蛋白质本质上是一组被称为氨基酸的分子家族的串，其模式决定了蛋白质的功能。信使RNA提供了一个代码，用于指示在称为翻译的过程中用于制造特定蛋白质的氨基酸的顺序和类型 - 将RNA的“语言”转换为蛋白质的“语言”。翻译中的另一个关键参与者是一组称为转移RNA或tRNA的分子。人体使用的二十一个氨基酸中的每一个都具有tRNA结合配偶体，其将其携带至核糖体，其中它可以在适当的位置掺入生长的蛋白质中。

科学家们在使用特定的DNA模板制造一种称为基因表达的蛋白质的过程中发现了许多调控点，这种蛋白质允许细胞在一定时间内控制某种蛋白质的产生量。到20世纪80年代，已经确定向DNA中添加或从DNA中添加几个小分子可以影响基因表达。

最近，UChicago的化学教授川和博士以及新研究的另一位资深作者所做的开创性工作表明，信使RNA存在类似的调节方法。最新研究表明，ALKBH1酶可以去除添加到tRNA中的小分子，并且这种修饰的存在与否对蛋白质翻译具有可测量的影响。

虽然一段时间以来人们已经理解tRNA被小分子如甲基(碳原子与三个氢结合)重新装饰，但是前所未有的发现可以去除其中一个修饰，这表明tRNA在其中具有调节作用。蛋白质翻译过程。ALKBH1可以取出许多tRNA上存在的特定甲基，没有这些tRNA，tRNA会被细胞降解。

ALKBH1作用的特别重要的tRNA是tRNAiMet，一种携带氨基酸甲硫氨酸的tRNA分子，其启动所有蛋白质的翻译。因此，研究人员在具有异常高水平ALKBH1的人类细胞系中观察到，高ALKBH1活性可以全面减少细胞中产生的蛋白质的量。这些细胞不仅具有较低的蛋白质合成速率，而且与ALKBH1正常或低水平的细胞相比，它们的分裂频率也较低，这表明该酶对细胞健康具有强大的影响。他们还观察到，在正常细胞中，ALKBH1的数量和活性随环境而变化; 被剥夺能量来源的细胞增加了ALKBH1的作用以保护资源。

其他研究小组已经注意到，缺乏ALKBH1的基因修饰小鼠具有严重的神经元缺陷以及其他发育缺陷，这些信息由于ALKBH1的功能已被定义而具有新的意义。他教授看到两个，很可能是重叠的解释。一个是直截了当的 - 在发育过程中，细胞正在承担其身份，需要精确控制蛋白质的产生，因此缺乏基因表达调控机制的细胞必然会有缺陷，特别是在像神经元这样的特化细胞的情况下。第二种可能性，即tRNA影响超出翻译的过程，对Pan和He来说可能更有趣。

“科学家们开始意识到tRNA存在非翻译作用。这种甲基化是tRNA稳定性的关键，”He说。“硬币的另一面是ALKBH1的去甲基化可能是促进非翻译作用的一种方式。这是我们希望将来探索的内容。”

无论如何，潘和他相信他们对ALKBH1的研究将为RNA修饰的研究开辟一个新的研究领域，并且在不久的将来会发现更多去除tRNA的酶。更广泛地说，这一具有里程碑意义的发现揭示了科学家对细胞如何控制基因表达的理解的未开发途径，并且可以在这个不断发展的领域中引发新的创新浪潮。