Cell | tRNA-seq应用：膳食精氨酸通过调控tRNA介导的密码子翻译增强宿主免疫防御能力

氨基酸在不同组织和系统中的丰度存在显著差异，这种波动在肿瘤进展和病毒感染等病理条件下尤为明显。饮食摄入是调节体内氨基酸水平的关键因素，使得氨基酸的可用性能够响应生理和环境信号。

虽然既往研究已明确氨基酸波动可影响细胞代谢和信号传导，但其对宿主翻译过程及蛋白质稳态的直接调控作用尚不明确。翻译是细胞蛋白质组调控的核心环节，其失调是癌症和病毒感染等多种疾病的重要特征。

目前，关于翻译调控的研究多集中在细胞内源性机制，如微小RNA、RNA结合蛋白及翻译调节因子的作用。近年来，特定tRNA或氨酰tRNA合成酶的表达水平被发现可通过重编程翻译来影响癌症表型。然而，细胞外营养物质的波动是否能通过密码子依赖性机制直接调节宿主基因翻译并影响疾病进程，仍是一个亟待探索的科学问题。

2026年8月3日，洛克菲勒大学Sohail F. Tavazoie团队在Cell上发表了题为“Dietary arginine drives codon-dependent MHC class I translation and improves immunity in colon tumorigenesis and respiratory viral infection”的研究论文。该研究发现细胞外精氨酸限制会消耗特定的精氨酰tRNA，进而导致核糖体在MHC-I类转录本的特定精氨酸密码子上发生翻译停滞，从而直接抑制细胞表面的抗原呈递。

文章索引

【标题】Dietary arginine drives codon-dependent MHC class I translation and improves immunity in colon tumorigenesis and respiratory viral infection

【发表期刊】Cell

【发表日期】2026年8月3日

【作者及团队】洛克菲勒大学Sohail F. Tavazoie团队

【IF】42.5

研究结果

一、精氨酸限制抑制MHC-I类蛋白质表达

通过整合癌症和病毒感染的氨基酸分析数据集与蛋白质组学数据，研究人员发现精氨酸是最易被耗竭的氨基酸，且其限制会下调多种人类和小鼠细胞系中的MHC-I类蛋白质水平。

利用流式细胞术和T细胞共培养实验证实，精氨酸限制引起的MHC-I类分子下调会显著降低细胞表面的抗原展示能力，从而削弱CD8⁺T细胞对肿瘤靶细胞的特异性杀伤作用。

二、精氨酸限制导致MHC-I类分子翻译暂停

通过tRNA-seq，研究人员证实了在精氨酸限制条件下，特定的精氨酸tRNA（Arg-tRNAs）水平显著降低。

Ribo-seq核糖体印迹分析和同义密码子突变实验发现，精氨酸限制会导致核糖体在MHC-I类编码序列的特定精氨酸密码子处发生翻译延伸停滞。

通过敲低精氨酰tRNA合成酶（RARS）以及将敏感的精氨酸密码子突变为在精氨酸限制下仍能保留同源tRNA的AGG同义密码子，不仅部分恢复了MHC-I类蛋白的表达，还挽救了抗原递呈和T细胞的杀伤功能。

三、精氨酸抑制小鼠体内依赖于MHC-I类的结直肠肿瘤发生

在AOM/DSS诱导的结直肠癌小鼠模型中，研究人员通过特异性敲除髓系细胞的精氨酸酶1（Arg1）或给予高精氨酸饮食，成功提高了小鼠结肠组织中的精氨酸与MHC-I类蛋白水平，并显著抑制了肿瘤的生长。

在B2m缺陷小鼠（缺乏MHC-I类功能）中，这种通过饮食调节精氨酸所产生的肿瘤抑制作用完全消失，表明精氨酸对肿瘤生成的抑制依赖于MHC-I类分子介导的免疫反应。

四、精氨酸主导小鼠体内依赖于MHC-I类的抗病毒反应

研究人员利用甲型流感和SARS-CoV-2感染小鼠模型，发现饮食补充精氨酸或遗传敲除髓系Arg1能显著提高小鼠肺部的MHC-I类蛋白水平、减轻体重下降并提高存活率。

组织学和病毒载量分析进一步证实，高精氨酸水平能有效减少病毒复制和肺部组织损伤，而这种保护作用在B2m缺陷小鼠中不复存在，突显了精氨酸在抗呼吸道病毒感染中的关键免疫调节作用。

总结

综上所述，该研究阐明了膳食中精氨酸的可用性能够通过调控特定tRNA水平，以密码子依赖的方式直接控制MHC-I类分子的翻译与抗原递呈。这不仅揭示了微环境营养波动直接干预宿主免疫的分子机制，也为通过饮食补充单一氨基酸来改善呼吸道病毒感染预后及抑制结直肠肿瘤发生提供了极具前景的非侵入性治疗策略。