上個世紀80年代，科學家發現DNA序列中添加或者刪去幾個小分子會影響基因表達，之後來自芝加哥大學的何川教授證明了mRNA中也會出現這種相似的作用。而現在輪到tRNA了，研究指出 ALKBH1 酶能去除tRNA上的修飾小分子，而且這種改變會顯著影響蛋白翻譯。
來自芝加哥大學的一組研究人員最新研究證實，一種稱為 ALKBH1 酶可以從tRNA中帶走分子修飾，導致細胞蛋白翻譯受到明顯的影響。這為細胞調控基因表達提出了新觀點，同時也指出tRNA能對細胞產生除了蛋白翻譯以外的更多影響。
這一研究成果公布在10月13日的Cell雜誌上，領導這一研究的是芝加哥大學生物化學和分子生物學系潘滔教授和何川教授。
「這種逆轉，或者去除修飾的能力給動力學帶來了可能性，」潘教授說，「我打個比喻，核糖體是計算機的硬體，mRNA 是使用者，會輸入信息指令，而tRNA就是將其進行翻譯的軟體。現在我們知道了軟體本身也會進行調整，或者稱為修改，動態更改」。
人體內有上萬億個細胞，它們共同作用，完成了日常生活需要的各種功能。但細胞是如何「知曉」它們在機體內扮演的角色的呢，比如說肝臟細胞為何會與白細胞有差別？為何細胞能根據它們鄰居的信號而改變自己的行為？早期單個細胞又是如何發育從複雜人體的呢？
這麼多年來，這些基本的問題困擾著科學家們，目前他們能夠回答的只是細胞中的DNA區域能通過特殊的過程製作特殊的蛋白，這也就是被稱為中心法則的規律。中心法則認為tRNA主要起轉運胺基酸的作用，它能夠攜帶胺基酸進入核糖體，在mRNA指導下合成蛋白質，也就是說以mRNA為模板，將其中具有密碼意義的核苷酸順序翻譯成蛋白質中的胺基酸順序。
上個世紀80年代，科學家也逐漸發現DNA序列中添加或者刪去幾個小分子會影響基因表達，近期同樣來自芝加哥大學的何川教授證明了mRNA中也會出現這種相似的作用。
而最新研究則指出ALKBH1 酶能去除tRNA上的修飾小分子，而且這種改變會顯著影響蛋白翻譯。
此前科學家們已經知道tRNAs會攜帶一些小分子，如甲基基團，但這項重大的研究突破（這些修飾可以被去除）指出tRNA在蛋白翻譯過程中能扮演調控的作用！ALKBH1 可以去除許多tRNAs上的特殊甲基化基團，而這些tRNA並不會被細胞降解處理掉。
這其中有一個尤為重要的tRNA：tRNAiMet，這是攜帶甲硫氨酸的一個tRNA分子，也是起始tRNA。研究人員在一個人體細胞系中觀察到異常的ALKBH1高水平，這引發了細胞中整體蛋白數量降低。這些細胞不僅是降低了蛋白合成率，而且在正常或者低水平ALKBH1細胞中，細胞也會減少分裂，這表明這種酶對於細胞健康也至關重要。
研究人員還發現在正常細胞中，ALKBH1的活性會隨著環境發生變化，能量來源減少的細胞會增加ALKBH1的活性，來節省資源。
這裡需要指出的是，其他研究組曾發現缺失ALKBH1的轉基因小鼠會出現嚴重的神經缺陷等發育缺陷，這結合上最新這項研究就有了新的意義，何川教授指出了兩種可能性，其一是在發育過程中，細胞先設定了其身份，並隨著蛋白的生成進行精確的調控，因此細胞缺少一個與缺陷有關的基因表達調控機制，尤其是對於類似神經元的專業細胞；第二個可能性，也就是tRNA翻譯以外的第二進程，這也許對於潘教授和何教授來說更為有趣。
「科學家們開始意識到了tRNA 的非翻譯作用，這種甲基化對於tRNA的穩定性具有重要意義。同時 ALKBH1 去甲基化也有可能促進非翻譯作用，我們下一步希望能探討這方面內容，」何教授說。
無論如何，潘教授和何教授都相信，他們在 ALKBH1 方面的工作將開闢一個全新的領域，未來也許會有更多的去修飾tRNA酶被發現。這一具有裡程碑意義的發現將照亮科學家們對基因表達調控的理解，引發新一輪的探索。