NAR | Ribo-seq应用：计算预测辅助蛋白质组学揭示植物中广泛的非AUG翻译起始事件

蛋白质翻译是遗传信息表达的关键环节，精细调控着生物体内蛋白质合成的种类与水平。在传统的真核生物翻译模型中，核糖体通常识别编码序列起始端的AUG密码子来启动翻译过程。

然而，近年来的研究打破了这一固有认知，揭示了多种非规范翻译事件在生物界中的普遍存在。其中非AUG翻译起始作为一种重要机制，能够利用近亲密码子从注释起始位点的上游启动翻译。

该过程产生的N端延伸蛋白质异构体极大地扩展了蛋白质组的复杂性，并参与了亚细胞定位和功能多样化等关键调控过程。尽管此类现象在哺乳动物中已得到系统性研究，但在植物领域对其盛行程度及进化特征的认识依然匮乏。

2026年4月13日，河南农业大学吴刘记团队在Nucleic Acids Research上发表了题为“Computational prediction-combined proteogenomics unveils widespread non-AUG translation initiation events in plants”的研究论文。该研究利用计算预测结合蛋白质基因组学的策略，在玉米、水稻和大豆中系统性地鉴定出大量非AUG翻译起始事件，揭示了其在植物中的普遍性。

文章索引

【标题】Computational prediction-combined proteogenomics unveils widespread non-AUG translation initiation events in plants

【发表期刊】Nucleic Acids Research

【发表日期】2026年4月13日

【作者及团队】河南农业大学吴刘记团队

【IF】13.1

研究结果

一、玉米非AUG翻译起始事件的蛋白基因组学鉴定流程

研究人员针对7种近亲起始密码子构建了自定义蛋白质数据库，并利用LC-MS/MS技术对玉米叶片蛋白质组进行大规模搜索。

通过识别跨越或位于注释AUG上游的独特肽段证据，在玉米中成功鉴定出640个非AUG起始候选转录本。

二、玉米中非AUG翻译起始事件具有独特的全局特征

通过分析，作者发现这些非AUG翻译起始事件广泛分布于玉米各条染色体上。

与背景基因相比，发生非AUG翻译的转录本具有显著更长的5' UTR和更短的编码序列（CDS），且其上游翻译起始位点（uTIS）最常使用的密码子是GUG和CUG。

三、非AUG起始位点的序列与结构特征

非AUG起始位点周围表现出明显的嘌呤富集特征，且其下游区域具有更稳定的RNA二级结构，这可能补偿了其较弱的序列一致性。

通过Kozak序列分析发现，许多非AUG起始位点处于中等强度的翻译起始环境中，支持其高效的翻译起始能力。

四、N端延伸序列可能赋予蛋白质新的功能和定位

GO与KEGG富集分析表明，这些基因主要参与翻译、代谢及应激响应等核心过程。

预测分析显示，部分N端延伸区域含有信号肽、线粒体或叶绿体转运肽及跨膜结构域，暗示这些异构体可能通过改变亚细胞定位实现功能多样化。

五、非AUG翻译起始在水稻和大豆中同样存在且具谱系特异性

作者在水稻和大豆中分别鉴定出149个和90个非AUG起始转录本，证实了该机制在单子叶与双子叶植物中的普遍性。

跨物种进化分析显示，虽然N端延伸区域在序列上保守性有限，但其起始位点的序列背景在近缘物种间表现出高度相似性。

六、植物与人类的非AUG翻译起始机制既保守又存在差异

通过与人类已发表数据的跨界比较，研究发现了一些保守的调控规律，例如对CUG和GUG密码子的偏好，以及uTISs周围倾向于形成稳定的RNA二级结构。

同时，也发现了谱系特异性特征，如在uTISs的-2位点，植物偏好腺嘌呤（A），而人类偏好胞嘧啶（C），这揭示了非经典翻译在不同真核生物中的演化多样性。

总结

本研究系统性地揭示了单子叶和双子叶植物中普遍存在的非AUG翻译起始事件，鉴定了大量N-末端延伸蛋白异构体，极大扩展了对植物翻译多样性的认知。研究详细阐明了这些事件的序列背景、RNA结构特征、潜在功能意义以及在植物和人类之间保守与特异的机制，为深入理解非经典翻译在真核生物蛋白质组复杂性、功能多样化及适应性生物功能中的作用提供了宝贵资源和研究框架。