Yeshiva大學的科學家們開發了一個新熒光標記技術，首次確定了蛋白質合成的時間和地點。該技術允許研究者在活細胞中直接觀察mRNA分子翻譯成蛋白質的過程，有助于揭示蛋白質合成異常引發人類疾病的具體機制。這項研究發表在三月二十日的Science雜志上。

“過去我們一直沒能確切查明mRNA翻譯成蛋白質的時間和地點，”Robert H. Singer教授說，他是這項研究的領導者之一。“這種信息對于研究疾病的分子基礎很關鍵，比如說腦細胞的蛋白合成失調如何導致神經退行性疾病中的記憶缺陷。”

蛋白質合成的指令編碼在細胞核內的基因中。從這些指令到真正的蛋白質，需要經過轉錄和翻譯這兩個步驟。在轉錄過程中mRNA“讀取”基因的DNA序列。隨后這些mRNA從細胞核移動到細胞質與核糖體匯合，作為模板進行蛋白合成的第二步——翻譯。

為了觀察翻譯過程，Dr. Singer及其同事利用了第一輪翻譯開始時的一個關鍵事件：核糖體取代mRNA上的RNA結合蛋白。研究人員給mRNA分子標記上綠色和紅色兩個熒光蛋白。在mRNA生成的細胞核內，帶有兩種熒光蛋白的mRNA表現為黃色。在進入細胞質以后，mRNA的顏色就取決于它們的命運。

當mRNA與核糖體結合時，核糖體取代mRNA的綠色熒光蛋白。結果是結合核糖體并準備翻譯蛋白質的mRNA呈現紅色，而所有未翻譯的mRNA呈現黃色。研究人員將這一技術命名為TRICK（Translating RNA Imaging by Coat protein Knock-off）。

為了測試這一技術的實用性，研究人員在果蠅卵母細胞中檢測了oskar mRNA表達的時間和地點。果蠅是研究人類疾病的常用模型，而oskar對于果蠅胚胎的正常發育非常關鍵。研究人員給oskar mRNA標記上紅色和綠色熒光蛋白，并將其插入果蠅卵母細胞的細胞核。

“我們看到，oskar mRNA到達卵母細胞后極才開始翻譯，”Dr. Singer說。“我們之前曾經這樣推測過，而現在我們有了決定性的證據。研究者們可以用TRICK技術在果蠅發育過程中剖析mRNA翻譯所需的一系列調控事件。”

研究人員還發現，mRNA走出細胞核之后沒有馬上開始蛋白質翻譯， 而是進入細胞質幾分鐘之后才開始翻譯。“我們從來不知道存在這樣一段時間，”Dr. Singer說。“這是TRICK帶來的又一個新知識。”