Emory大学Samuel Candler Dobbs化学教授Christine Dunham表示，核糖体是细胞内负责制造蛋白质的关键分子机器，也是细胞活动的核心环节。她指出，蛋白质合成一旦受阻，细胞将难以生长、运作或进行信息交流。

在多数情况下，核糖体沿着信使RNA（mRNA）按既定“阅读框”推进，每次读取三个核苷酸组成的密码子，并由转运RNA（tRNA）上的反密码子进行配对识别。但在特定情形下，核糖体可能发生停滞并偏离原有阅读框，出现“移码翻译”，导致核糖体改为读取两个或四个核苷酸，从而改变遗传信息的“翻译”结果。

Dunham团队在最新发表于《Nature Communications》的论文中，借助先进成像手段展示了一种小型RNA化学修饰对基因表达的影响。研究人员发现，tRNA上的化学修饰变化会促使mRNA在核糖体上发生移码翻译；其中，一个附着在tRNA特定位点鸟苷上的甲基基团被证明与翻译准确性密切相关。

研究团队表示，对这一过程的可视化为tRNA在移码翻译中发挥作用的长期假说提供了证据，并补充了相关分子机制的细节数据。Dunham称，核糖体内部存在多重机制以降低出错概率，但仅去除一个微小的甲基基团就可能造成缺陷，使蛋白质合成的准确性下降。

论文第一作者为Evelyn Kimbrough。她在Emory大学Laney研究生院攻读博士期间完成相关工作，2024年毕业后成为美国科学促进会（AAAS）科学与技术研究员，任职于国家转化科学促进中心。合著者包括2021年获得Emory化学博士学位的Ha An Nguyen、Dunham实验室博士后研究员Jacob Mattingly，以及来自哥伦比亚大学、托马斯·杰斐逊大学和香港城市大学的研究人员。

研究人员在论文中介绍，蛋白质承担免疫防御、营养储存、细胞通讯、基因表达调控以及生长发育等多项功能，并与DNA和RNA共同维持生命活动。核糖体本身主要由RNA构成，核糖体RNA通过读取mRNA获取合成指令。

在方法上，团队结合了与哥伦比亚大学合作开展的单分子荧光共振能量转移（FRET）成像技术与冷冻电子显微镜，以解析tRNA上单个甲基基团如何影响移码翻译。Dunham表示，这是研究首次在分子层面展示该特定化学修饰对核糖体行为的调控作用。

研究团队认为，这些发现为合成生物学在疾病治疗与预防疗法开发方面的进一步探索提供了基础。Dunham指出，如果去除一个甲基基团就会降低核糖体准确性，也意味着核糖体可能被操控与工程化，从而拓展合成生物学在人体健康领域的应用。

论文同时提到，理解移码翻译的发生机制有助于改进抗生素、疫苗及其他治疗方法的研发。Dunham团队此前于2018年在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表研究，绘制了tRNA插入如何导致mRNA移码翻译的图谱。论文称，这类移码抑制tRNA已被用作治疗手段，以应对早期终止密码子相关突变——该类突变会使蛋白质编码基因过早停止翻译并引发人类疾病。上述PNAS论文获得当年Cozzarelli奖；PNAS的一篇评论将其称为“半个世纪探索的顶点”，并指出自20世纪60年代发现其他tRNA中抑制移码的突变以来，其分子机制直到近年才得到证实。