Science | Polysome profiling应用：翻译路上的“纠察兵”，DHX29与非最优密码子的博弈

蛋白质翻译过程与mRNA降解紧密耦合，这一过程中的异常调控与炎症、神经功能障碍和癌症等多种病理状况相关。同义密码子的使用是影响蛋白质翻译和mRNA稳定性的关键因素，最优密码子（通常富含GC3）能促进翻译并延长mRNA寿命。

相反，含有大量非优密码子（通常富含AU3）的mRNA会被快速降解，导致翻译效率降低。在酵母中，非优密码子导致的核糖体减速会被Dhh1p和CCR4-NOT复合物感知，从而启动mRNA降解。

然而，在人类细胞中，CCR4-NOT复合物似乎更偏好性地靶向特定精氨酸密码子，这表明可能存在其他更普适性的因子参与监控和降解非优mRNA。因此，深入探究人类细胞中同义密码子使用影响mRNA周转的分子机制，对于揭示疾病机理和开发潜在治疗靶点至关重要。

2026年3月19日，日本京都大学Osamu Takeuchi与理化学研究所Takuhiro Ito和Masanori Yoshinaga团队合作，在Science上发表了一篇题为“Human DHX29 detects nonoptimal codon usage to regulate mRNA stability”的论文。该研究通过全基因组CRISPR筛选发现，RNA结合蛋白DHX29是人类细胞中调控密码子依赖性基因表达的关键因子。

文章索引

【标题】Human DHX29 detects nonoptimal codon usage to regulate mRNA stability

【发表期刊】Science

【发表日期】2026年3月19日

【作者及团队】日本京都大学Osamu Takeuchi与理化学研究所Takuhiro Ito和Masanori Yoshinaga团队

【IF】 45.8

研究结果

一、DHX29抑制非优密码子mRNA的表达

通过构建同义密码子报告系统并进行全基因组CRISPR筛选，研究人员发现DHX29是维持非优密码子mRNA低表达的关键蛋白。

进一步通过RNA-seq和SLAM-seq分析发现，在多种细胞系中敲低或敲除DHX29后，富含AU3密码子的非优mRNA表达水平显著上调，且其半衰期延长。

二、DHX29直接结合翻译中的80S核糖体

通过蛋白质组学和免疫共沉淀实验，证实DHX29与40S和60S核糖体亚基均有相互作用。

此外，Polysome profiling多聚核糖体分析表明，DHX29可与80S核糖体结合。

冷冻电镜（cryo-EM）结构解析进一步揭示，DHX29的dsRBD结构域精确地占据在翻译核糖体的A位点入口处，与进入的氨酰tRNA三元复合物（eEF1A•GTP•aminoacyl-tRNA）存在空间位阻，表明二者结合是相互排斥的。

三、DHX29与A位点的相互作用是其抑制功能的关键

研究人员通过构建DHX29的结构域缺失和关键氨基酸突变体，并在DHX29敲除细胞中进行功能回补实验。

结果表明，删除与A位点入口相互作用的dsRBD结构域或破坏其与核糖体蛋白uS12和eS30的相互作用界面，均会使DHX29丧失抑制非优密码子mRNA表达的能力。

四、DHX29优先结合解码AU3密码子的核糖体

为了探究DHX29的密码子偏好性，研究人员开发了一种选择性Ribo-seq核糖体印迹分析技术，特异性富集与DHX29结合的核糖体。

分析发现，DHX29倾向于结合A位点正在解码AU3密码子（尤其是仅含AU的密码子）的核糖体，并且DHX29在mRNA上的占据率与mRNA的GC3含量呈负相关。

五、DHX29通过招募GIGYF2•4EHP复合体发挥抑制功能

蛋白质互作分析显示DHX29与GIGYF2•4EHP复合体相互作用，该复合体已知参与mRNA抑制。

功能实验表明，敲低GIGYF2或4EHP同样导致非优密码子mRNA上调，其效果与敲低DHX29相似。

此外，在DHX29敲低背景下再敲低4EHP，并未进一步加剧非优mRNA的上调，证明它们在同一条通路上发挥作用。

总结

本研究通过多组学与结构生物学手段，阐明了DHX29作为一种新型翻译延伸调节因子，能够感知核糖体A位点的翻译状态并特异性识别非最优密码子。该研究不仅确立了DHX29在mRNA质量控制中的核心地位，还揭示了其与GIGYF2•4EHP复合物协同作用的分子机制，为相关疾病的治疗提供了潜在靶点。