在人類和小鼠的HTT mRNA的5’非編碼區(qū)中存在著一個(gè)保守的上游開(kāi)放閱讀框（uORF），uORF位于主要的ORF之前可以在mRNA被翻譯成蛋白時(shí)起到調(diào)節(jié)作用。作者分析ribo-seq數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)uORF和主要的ORF都有核糖體啟動(dòng)，當(dāng)用cycloheximide（CHX）處理阻斷翻譯的延長(zhǎng)時(shí)，核糖體占據(jù)了uORF的整個(gè)區(qū)域，但沒(méi)有延伸到主要的ORF區(qū)域，這表明uORF通過(guò)減少主要的ORF翻譯啟動(dòng)抑制HTT基因在體內(nèi)的翻譯。而在thapsigargin（Tg）處理誘導(dǎo)應(yīng)激反應(yīng)的情況下，大部分mRNA翻譯效率下降，但是HTT和另外一種同樣含有uORF的Atf4基因在應(yīng)激條件下卻表現(xiàn)出mRNA翻譯增強(qiáng)。這表明含有uORF的mRNA在不同情況下與眾不同的翻譯行為可能對(duì)HD的發(fā)病機(jī)制和疾病進(jìn)展由重要影響。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)uORF是通過(guò)調(diào)節(jié)翻譯的起始來(lái)控制HTT蛋白的聚集，能夠延遲包涵體的形成并減少傾向于聚集的mHTT片段的生成。此外，使用翻譯起始抑制劑4EGI-1可以進(jìn)一步減少這些神經(jīng)毒性片段的產(chǎn)生，并在動(dòng)物模型中改善癥狀。

接下來(lái)，作者研究了polyQ序列對(duì)HD疾病發(fā)展的作用。他們利用一種病毒載體來(lái)表達(dá)、標(biāo)記并檢測(cè)細(xì)胞中HTT新生鏈，研究發(fā)現(xiàn)polyQ鏈的擴(kuò)展增加了核糖體碰撞和過(guò)早終止的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致了聚集傾向的mHTT片段的釋放。在翻譯具有更長(zhǎng)polyQ鏈的mHTT蛋白時(shí)，會(huì)招募更多的翻譯質(zhì)量控制（ROC）和蛋白質(zhì)量控制（PQC）因子，特別是蛋白酶體與清除mHTT相關(guān)的因子。與此相反的是翻譯延伸因子eIF5A在翻譯mHTT蛋白時(shí)的顯著減少，其與mHTT的相互作用可能導(dǎo)致聚集并影響神經(jīng)功能。同時(shí)，隨著HD小鼠模型年齡的增長(zhǎng)，eIF5A的變化與疾病的癥狀惡化相關(guān)聯(lián)，表明核糖體碰撞和相關(guān)的泛素化降解可能是HD神經(jīng)退行的關(guān)鍵因素。更加重要的是，作者還發(fā)現(xiàn)mHTT與eIF5A相互作用并阻隔其功能，改變了數(shù)百種mRNA上的翻譯延伸，進(jìn)而破壞了蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)，這一過(guò)程形成了蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)功能障礙的惡性循環(huán)，因此可能加劇了HD的癥狀。

為了證實(shí)作者這一發(fā)現(xiàn)的可能性，研究人員隨后探討了HD中細(xì)胞如何響應(yīng)由polyQ擴(kuò)展引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和折疊錯(cuò)誤蛋白質(zhì)反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，HD細(xì)胞在處理蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤的應(yīng)激時(shí)存在缺陷，這種應(yīng)激反應(yīng)引起了翻譯啟動(dòng)因子eIF2a的磷酸化，以及由此誘發(fā)的整合應(yīng)激反應(yīng)。尤其是mHTT導(dǎo)致的eIF5A減少妨礙了保護(hù)性因子的有效翻譯，通過(guò)補(bǔ)充eIF5A可以在一定程度上提高HD細(xì)胞在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下保護(hù)因子的表達(dá)。作者認(rèn)為通過(guò)減少eIF5A的丟失或增加其活性可以作為治療HD的潛在策略。

最后，作者認(rèn)為如果mHTT使細(xì)胞對(duì)應(yīng)激反應(yīng)更加敏感，那么HD細(xì)胞對(duì)增加核糖體碰撞的藥物就會(huì)特別敏感，這些藥物通過(guò)減慢翻譯延伸來(lái)觸發(fā)核糖體碰撞。然而，這些細(xì)胞對(duì)通過(guò)減慢翻譯啟動(dòng)的藥物反應(yīng)較弱，因此降低翻譯啟動(dòng)速率可以減少核糖體碰撞和過(guò)早終止。這些結(jié)果說(shuō)明在HD細(xì)胞中，通過(guò)調(diào)節(jié)翻譯啟動(dòng)與延伸的平衡，可以潛在的減輕病理狀態(tài)下核糖體碰撞和相關(guān)的應(yīng)激反應(yīng)，這為HD治療提供了可能的干預(yù)途徑。

模式圖（Credit: Nature Cell Biology）

總的來(lái)說(shuō)，這篇文章發(fā)現(xiàn)了降低mHTT水平和對(duì)抗其細(xì)胞毒性的靶點(diǎn)，CAG擴(kuò)張會(huì)因核糖體碰撞而導(dǎo)致翻譯終止，釋放出具有神經(jīng)毒性的mHTT片段，從而通過(guò)聚集隔絕eIF5A和其他蛋白質(zhì)質(zhì)量控制因子，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)障礙，抑制保護(hù)性應(yīng)激反應(yīng)的誘導(dǎo)。這些發(fā)現(xiàn)將有助于指導(dǎo)HD疾病治療，提供了全新的干預(yù)策略。

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