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長期以來，科學家們普遍認為信使RNA (mRNA) 翻譯與降解存在著緊密的聯繫。但是，mRNA究竟何時被當做模板被翻譯以及何時被認為不再需要被降解因子分解，還有哪些mRNA容易或者難以被翻譯，哪些mRNA容易被降解，潛在的機制又是什麼，這些問題一直困擾著我們。
儘管3'UTR在mRNA降解中的作用已經被廣泛研究了，但最近的研究表明，核糖體介導的mRNA監測途徑主要作用於編碼區，核糖體在mRNA上的負載過高可能會觸發mRNA的降解，例如核糖體翻譯停滯。但是也有證據表明，有效的翻譯可以保護mRNA免受降解。這種看似矛盾的概念，表明了核糖體動力學在mRNA監測中的重要性。翻譯中的核糖體在mRNA究竟是起到保護還是降解的作用，還有待於進一步研究。
2020年7月27日，長期致力於mRNA翻譯過程研究的康奈爾大學錢書兵課題組（共同一作為賈龍飛和毛圓輝）在Nature Structural & Molecular Biology雜誌上發表文章Decoding mRNA translatability and stability from the 5′UTR，建立了mRNA uORF（upstream open reading frame）翻譯起始位點報告系統，並且系統研究了mRNA翻譯性和穩定性之間的功能相關性。結果表明了mRNA在和核糖體接觸之前，5'前導序列已經啟動了多方面的mRNA監測系統。
通過在5'非翻譯區（5'UTR）中系統改變序列元件來精確控制蛋白質合成仍然是一個難題。為了加快我們對5'UTR中順式調控代碼的理解，該團隊設計合成了以mRNA文庫為基礎的大規模報告基因檢測。該文庫由超過一百萬個5'UTR變體組成，由10個隨機核苷酸序列嵌入的上遊開放閱讀框（uORF）和下遊主要開放閱讀框GFP組成。5'UTR中隨機序列產生了範圍極廣的翻譯產出和mRNA穩定性。即，有效的翻譯可以保護mRNA免受降解，而uORF翻譯則以依賴UPF1的方式觸發mRNA的降解。同時還確定了RNA G-四鏈體 (RG4) 的翻譯抑制元件，並可以介導mRNA至P小體中降解。出乎意料的是，5'UTR中富含A的元件（poly A）在翻譯抑制的情況下會破壞mRNA的穩定，儘管它能夠促進不依賴帽子結構的翻譯。該結果不僅鑑定出了可控制mRNA翻譯的5'UTR中多種序列特徵，而且還揭示了核糖體依賴性和核糖體非依賴性的mRNA監測途徑。
5'UTR在mRNA翻譯過程中至關重要，包括核糖體募集，掃描和起始密碼子選擇。雖然在5'UTR中只有10個核苷酸的隨機序列，大規模報導基因分析卻鑑定出了能控制起始密碼子和掃描的序列特徵，以及類似內部核糖體進入位點（IRES）。該團隊通過流式細胞術以及核糖體蔗糖密度梯度技術揭示了形成最佳和非最佳TIS位點的序列特徵。結果表明，即使在AUG起始密碼子的上下遊有最佳序列，遺漏掃描（leaky scanning）仍很普遍。另外，在控制洩漏掃描中，起始密碼子的特異性比上下遊序列更重要。同時還發現了能形成RG4（RNA G-Quadruplex）結構並有效阻止核糖體掃描的序列特徵。有趣的是，從mRNA報告中觀察到很強的RG4形成，來自於10個核苷酸的序列變異，猜測可能是通過分子間相互作用形成。最後還鑑定出了5'UTR序列元素中可以促使非帽依賴性翻譯-A富集序列poly（A）。重要的是，5'UTR中的poly（A）片段的作用類似於IRES，招募核糖體進行掃描以識別下遊起始密碼子。
雖然該mRNA報告系統具有相同的編碼序列和3'UTR，但5'UTR中的10個核苷酸序列變異還是顯著控制了mRNA穩定性。獨特的uORF報告基因系統揭示了5'UTR在mRNA穩定性中的潛在作用，這一點在之前是沒有被研究的。同時，該團隊還揭示了翻譯起始和mRNA降解之間的多種機制。儘管翻譯中的核糖體通常可保護mRNA免受降解，但uORF翻譯可通過UPF1觸發mRNA降解。5'UTR中的RG4阻止了核糖體掃描並將mRNA重新定位到P小體（P-bodies），形成了一個不依賴於核糖體的mRNA降解機制。由於並非所有mRNA都同時與細胞內部的核糖體結合，因此不同的mRNA分子可能會有不同的穩定性。另外，poly（A）前導序列可通過募集PABP1來實現不依賴於帽子結構的mRNA翻譯，從而增強其穩定性。然而，當翻譯被抑制時時，它可能又會通過募集其他降解因子加速同樣mRNA的降解。5'前導序列啟動的mRNA監測途徑表明，mRNA質量控制網絡可監測mRNA的結構以及核糖體結合狀態。解密嵌入在5'UTR中的調控代碼將使翻譯輸出的預測更加準確，並有望改進序列元件的設計以優化合成生物學中的蛋白質表達。
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