NAR丨Ribo-seq应用：康奈尔大学钱书兵团队揭示蛋白质合成中肽键跳跃的分子机制

病毒2A寡肽能够驱动一种非同寻常的核糖体重新编码事件。在此过程中肽键形成在保守的PGP基序处发生停滞并产生两种离散的蛋白质，而无需经历经典的翻译终止。

在基因治疗、基因组工程以及重组蛋白生产领域，由于其稳健性和模块化特征，2A肽被广泛用于实现单开放阅读框内多蛋白的等化学计量表达。突变分析已确定核心八肽基序对于这种核糖体跳跃活性至关重要。

近期的结构研究表明2A基序与肽释放通道之间的相互作用会改变肽基转移酶中心的构象，从而抑制肽键的形成。然而在过去的几十年中，人们对于上游序列及新生肽链如何精确调控这种翻译停顿并决定跳跃效率的分子基础依然知之甚少。

2026年9月7日，康奈尔大学钱书兵团队在Nucleic Acids Research上发表了题为“Ribosome dynamics at the conserved PGP motif governs 2A peptide-bond-skipping efficiency”的研究论文。该研究通过高分辨率核糖体印迹分析发现，PGP基序末端脯氨酸密码子处的核糖体停留时间与2A肽键跳跃效率呈负相关，且该动力学过程受到核糖体外新生肽链特性的长程调控。

文章索引

【标题】Ribosome dynamics at the conserved PGP motif governs 2A peptide-bond-skipping efficiency

【发表期刊】Nucleic Acids Research

【发表日期】2026年9月7日

【作者及团队】康奈尔大学钱书兵团队

【IF】13.1

研究结果

一、上游柔性连接肽通过减轻核糖体停滞促进跳跃

研究人员构建了定量双荧光报告系统并结合Ribo-seq核糖体印记分析技术对P2A序列进行分析。

结果表明核糖体在保守PGP基序的末端处存在明显停顿，而在其紧邻上游插入柔性接头（如GSG）能够显著缩短核糖体的驻留时间并大幅提升肽键跳跃效率。

二、eIF5A与eRF1对P2A介导的肽键跳跃作用有限

通过使用shRNA敲低eIF5A或使用小分子降解剂去除eRF1，研究人员评估了这些因子在肽键跳跃中的作用。

实验发现这些处理虽然抑制了全局蛋白质合成，但并未显著改变P2A的内在跳跃效率或核糖体在PGP基序处的停留时间。

三、游氨基酸重复序列差异调控P2A跳跃效率

研究考察了多种氨基酸重复序列对跳跃的影响，发现富含亮氨酸、异亮氨酸及苯丙氨酸的疏水区会显著抑制跳跃。

Ribo-seq核糖体印记分析进一步证实，此类疏水序列增加了核糖体在PGP基序末端的停留，证明了新生肽链的非结构性特征可远距离抑制催化中心的跳跃事件。

四、连接肽可逆转疏水序列引起的跳跃抑制

通过Ribo-seq核糖体印记分析发现，上游苯丙氨酸或亮氨酸重复序列会显著增加核糖体在PGP基序处的停滞并抑制跳跃。

进一步在疏水序列与P2A之间插入不同长度的柔性或刚性接头，作者证实增加新生链在核糖体出口通道内的空间距离和活动性可有效抵消远端疏水序列带来的抑制作用。

总结

本研究通过高分辨率核糖体印迹分析，阐明了核糖体在PGP基序处的动力学是调控2A肽介导的肽键跳跃效率的关键动力学决策点。研究揭示了新生肽链性质通过共翻译反馈机制远程调控核糖体催化中心的新机制，为生物技术领域中2A肽的高效应用提供了重要的分子基础。

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