NAR | Polysome profiling应用：IRES介导的反义非编码RNA与环状RNA的反式翻译增强机制

基因表达的精细调控是生物体在复杂环境下维持稳态的关键，其中翻译调控尤为重要。此过程可在不同生理状态下高效调整蛋白质合成，如应激时抑制全局翻译并增强特定蛋白表达。

这种调控多发生于起始阶段，依赖顺式作用元件，如内部核糖体进入位点（IRES）和上游开放阅读框（uORFs）。IRES首次被发现于病毒RNA中，能直接招募核糖体启动翻译，而近年来也在环状RNA（circRNAs）中被鉴定出。

SINEUPs是一类反义长链非编码RNA，其通过效应结构域invSINEB2增强靶mRNA翻译，并依赖结合结构域实现特异性。这些RNA分子在应激响应和基因调控中发挥重要作用，拓展了对基因表达调控机制的认识。

2025年8月18日，意大利技术研究院Stefano Gustincich团队在Nucleic Acids Research上发表了一篇题为“Internal ribosome entry sites enhance translation in trans in antisense non-coding SINEUP and circular RNAs”的论文，发现IRES序列不仅可在顺式作用下驱动翻译，还可在SINEUPs和某些circRNAs中作为反式作用元件增强独立mRNA的翻译。该发现扩展了细胞和病毒调控翻译的分子机制库，并为治疗翻译相关疾病提供新工具。

文章索引

【标题】Internal ribosome entry sites enhance translation in trans in antisense non-coding SINEUP and circular RNAs

【发表期刊】Nucleic Acids Research

【发表日期】2025年8月18日

【作者及团队】意大利技术研究院Stefano Gustincich团队

【IF】13.1

研究结果

一、AS Uchl1的invSINEB2序列具有IRES活性

研究表明，天然SINEUP AS Uchl1已知能在转录后上调UCHL1蛋白的表达。

研究团队首先构建了人工RNA SINEUP-DJ-1，通过特异性BD和invSINEB2序列协同作用，提高DJ-1蛋白翻译而不改变mRNA水平。

RNA pull-down实验证实，SINEUP-DJ-1与DJ-1 mRNA在细胞内直接结合。

Polysome profiling多聚核糖体分析数据显示，SINEUP-DJ-1 RNA主要富集于40S/60S/80S组分，而不在多聚核糖体中。

研究发现invSINEB2在反向时具有显著IRES活性，与c-myc IRES相当，而正向无效。

进一步RT-qPCR、PCR及环状RNA实验排除了剪接或隐性启动子干扰，并证明其可驱动无帽依赖的翻译。

二、具有IRES活性的细胞和病毒序列可作为反式效应结构域

通过将已知的病毒（如EMCV和HCV）和细胞IRESs序列替换传统的invSINEB2序列，研究团队构建了新的合成SINEUPs。

Polysome profiling多聚核糖体分析表明，SINEUP(c-myc IRES)-DJ-1主要富集于40S/60S/80S，不进入多聚核糖体，这与内源c-myc mRNA的模式不同。

进一步检测发现，不同类型的病毒与细胞IRES均能在SINEUP结构中增强DJ-1蛋白水平，其中EMCV IRES效果最强。

EMCV和HCV IRES突变体实验显示，顺式活性缺失会导致转式功能丧失，HCV IRES的IIIa–b–c区和IIId环尤为关键。

三、含IRES活性的RNA序列在环化构象下可表现出反式作用

通过构建含c-myc IRES的circRNA报告系统，并与目标GFP mRNA共转染，作者发现circRNA本身携带的IRES序列同样可以作为效应结构域，发挥反式作用，从而提高目标蛋白的表达。

四、circMyc是一种天然circRNA，具有反式作用的IRES活性，能够增强PXK的翻译

研究团队在14万余条人类circRNA中筛选出49条无长ORF的非编码circRNA，其中circMyc含有c-myc IRES。

circMyc能够通过其IRES活性和反义序列，显著上调PXK（PX Domain Containing Serine/Threonine Kinase Like)蛋白的表达，且调控发生在转录后水平。

通过对PXK mRNA中靶向序列（TS）的突变分析，作者进一步证实了circMyc的两个结合结构域（BD1和BD2）在调控PXK翻译中的关键作用。

总结

本文揭示IRES序列可在非编码RNA如SINEUP和circRNA中反式增强翻译，扩展了翻译调控的分子多样性。该发现为理解RNA调控网络提供见解，并为开发基于RNA的治疗策略奠定基础。