近日，南方科技大学生命科学学院系统生物学系助理教授曾福星课题组在学术期刊Nature Communications上发表了题为“Conserved GTPase OLA1 promotes efficient translation on D/E-rich mRNA”的研究论文，研究团队首次发现，OLA1 蛋白不仅能结合核糖体大亚基，还能促进富含天冬氨酸（D）和谷氨酸（E）的mRNA的高效翻译，该研究揭示了OLA1在翻译调控中的新机制，并为解析核糖体功能提供了新的视角。

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GTPase是一类高度保守的调控蛋白，在信号传导、蛋白质合成和核糖体生物合成等多种生命活动中发挥重要作用。OLA1（原核生物同源蛋白为YchF）蛋白作为TRAFAC类P-loop GTPase的一员，由于其具有独特的(N/T)(M/L/V)xE氨基酸序列，使其失去GTP特异性，更倾向于水解ATP而非GTP，这种独特的ATP水解特性受到研究者们的广泛关注。除此之外，OLA1/YchF是一个多功能的蛋白，参与了多种细胞应激反应通路，包括热休克、整合应激、细胞粘附和抗氧化反应。它还与多种癌症（如乳腺癌、肺癌和肝细胞癌）的肿瘤进展调控有关。OLA1在大多数癌症中高表达，是一种潜在的癌症生物标志物和治疗靶点。近年来，越来越多的证据表明，OLA1/YchF在一部分mRNA的翻译调控中发挥着重要作用，例如那些编码应激反应蛋白以维持细胞存活的leaderless-mRNA。OLA1/YchF能与核糖体结合，这一现象在大肠杆菌、酵母、锥虫、植物和人类细胞中均有观察到。然而，关于核糖体结合和翻译调控的分子细节，以及OLA1/YchF在这些过程中的确切作用，仍存在许多未解答的问题。

在本研究中，曾福星团队成功解析了YchF与核糖体50S亚基的复合物结构（图1），发现YchF主要通过三个关键的位点与核糖体50S亚基结合，结合位点一是螺旋结构域通过两个保守的Lys与50S亚基的H62螺旋形成静电相互作用；结合位点二是螺旋结构域与bL19蛋白的相互作用；结合位点三是ATPase结构域与uL14蛋白形成相互作用。由于YchF结合在50S亚基上的位置非常特殊，位于50S大亚基和30S小亚基的结合界面上，那么结合在这么一个关键的位置有什么重要的功能呢？随后研究人员通过一些列的结构分析和生化实验验证发现，YchF蛋白结合在该位点功能是阻止裂解的核糖体重新结合。

图1：YchF蛋白与核糖体50S亚基的冷冻电镜结构

为了进一步深入探究OLA1/YchF结合核糖体的功能，研究人员进一步将OLA1基因进行敲除，并进行生化实验和Ribo-seq高通量测序分析（图2）。通过对测序结果的分析和生化实验验证，研究人员证实了OLA1/YchF对D/E富集mRNA翻译有促进作用，且调控的这些基因主要是核糖体以及翻译相关的基因，通过调控这些蛋白mRNA的水平，进而调节细胞对压力环境的响应和肿瘤的发生，为开发新的癌症治疗策略提供了重要的理论基础。

图2：OLA1/YchF介导的翻译调控模型

南方科技大学生命科学学院博士生余婷，科研助理李欣为论文的共同第一作者，曾福星为论文的唯一通讯作者。南方科技大学为论文第一单位。南方科技大学博士生董婉琳、李青嵘，硕士生周齐新、杜子硕也为本研究做出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金委、深圳市科创局、南方科技大学高分辨生物电镜结构研究院、南方科技大学冷冻电镜中心、分析测试中心的资金和技术支持。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56797-8

供稿：生命科学学院

文字：余婷

通讯员：付文卿

主图：丘妍

编辑：周易霖