正文
在含有特定暂停序列的mRNA上，研究人员通过观察发现，两个核糖体在翻译时的碰撞反而促进了翻译的顺利进行，而不是造成翻译的停滞。这一发现挑战了传统的看法，即认为核糖体碰撞会引发质量控制机制并导致翻译失败。相反，核糖体之间的合作通过减少停顿、提高翻译速度，最终促进了蛋白质的合成。
核糖体协同作用的关键在于它们之间的互动如何减少翻译暂停，进而提升翻译效率。当多个核糖体同时在mRNA上工作时，较慢的核糖体可能会遇到翻译中的暂停位点，这时，紧随其后的核糖体可以通过碰撞减小暂停时间，使得整个翻译过程更加顺利。
进一步的模拟实验也验证了这一理论。研究团队通过模拟翻译过程中核糖体的相互作用，发现核糖体在同一mRNA上共同工作时，比单独翻译时能够显著提高翻译效率。例如，在含有Xbp1暂停序列的mRNA上，两个核糖体在翻译时发生碰撞并通过“合作”顺利地跨越了暂停点，这一过程大大减少了翻译中断的次数，确保了蛋白质的快速合成。
在揭示核糖体协同作用的过程中，研究人员采用了一种革命性的技术——socRNA。传统上，研究人员依赖于在细胞内表达线性mRNA来追踪核糖体的翻译动态，但这种方法通常无法精确捕捉到单个核糖体的活动。socRNA技术的出现突破了这一限制，能够精确地追踪核糖体在翻译过程中的每一个细节，极大地提高了观测的准确性和分辨率。
socRNA的核心创新在于其独特的结构——环状RNA。与传统的线性RNA不同，socRNA没有在其翻译过程中出现的终止密码子（stop codon），并且通过自我连接的方式形成一个闭环结构。这一设计使得核糖体在翻译过程中能够持续地“绕圈”工作，而不会因终止密码子的存在而终止翻译，从而为研究人员提供了更长时间的观察窗口。
socRNA的设计利用了特定的自剪切酶和接头技术来生成环状RNA。首先，研究人员在RNA序列的两端添加了自切割序列，这些序列通过核糖体作用的翻译过程连接起来，形成一个闭环。这种闭环的结构确保了没有终止密码子，核糖体可以持续在mRNA上进行翻译，允许研究者观察单个核糖体在一个RNA分子上的翻译过程。
通过在socRNA中加入荧光标记，例如使用SunTag系统，研究人员可以实时观察到正在翻译的核糖体。SunTag系统通过与专门的抗体（如STAb-GFP）结合，标记正在合成的蛋白质，形成可视化的荧光信号。随着翻译的进行，信号的强度会逐渐增加，研究人员可以通过显微镜实时监控这一过程，从而准确地分析翻译的速度和效率。
此外，为了确保socRNA能够在细胞中稳定表达并定位，研究人员使用了ALFA标签（ALFA-tag）与膜锚定技术，将socRNA分子定位到细胞膜附近。通过这种方式，研究者可以将socRNA的翻译过程与细胞内其他生物过程分开，消除潜在的干扰，并更精确地捕捉翻译的动态变化。
为了观察单个核糖体在socRNA上的翻译动态，研究团队采用了高分辨率的旋转盘共聚焦显微镜（spinning disk confocal microscopy）。这种显微镜设备能够以极高的速度和精度拍摄实时动态图像，使得研究人员能够捕捉到每个核糖体的活动，尤其是在多核糖体同时翻译同一mRNA时。
通过这一技术，研究人员能够清晰地看到核糖体在mRNA上的“移动”过程，跟踪它们在翻译过程中是如何相互作用的。特别是在多个核糖体在同一mRNA上同时翻译时，成像技术能够精确到个别核糖体的碰撞事件，揭示了核糖体协同作用的真实场景。当核糖体相遇时，成像系统能够立即记录下这种碰撞，并且观察到核糖体如何迅速恢复翻译，避免了停滞和翻译失败。
通过观察单个核糖体的翻译动态，研究团队不仅揭示了核糖体协同作用的存在，还测量了翻译的精确速度和翻译暂停的时长。这一技术的应用使得以往无法观察到的细节得以呈现，提供了更深入的翻译机制的理解。实验数据显示，当核糖体在翻译过程中遇到暂停序列时，后续核糖体的快速碰撞帮助减少了暂停时间，从而加速了整体翻译进程。
通过socRNA技术在活细胞中对单个翻译核糖体进行长期观察
（Credit:
Cell
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socRNA是一种通过自切割技术形成的环状RNA，其特殊的结构没有终止密码子。通过这种设计，socRNA可以持续进行翻译，使得研究人员可以在活细胞中长期观察核糖体的翻译动态。
使用荧光标记的socRNA与先进的成像系统结合，能够实时观察单个核糖体沿着socRNA翻译的过程。这些系统通过追踪翻译中核糖体的绿色荧光信号，实时记录翻译的时序数据，并进行定量分析。
通过ALFA标签系统将socRNA固定在细胞膜上，并使用荧光显微镜观察。翻译中的socRNA通过绿色荧光显示，DNA则通过蓝色标记，便于研究人员区分翻译活动和基因组DNA的位置。
(D) 单一翻译socRNA的荧光强度随时间的变化
在时间追踪实验中，随着核糖体对socRNA的翻译，socRNA的荧光信号逐渐增强。这表明核糖体正在沿着RNA链移动并合成蛋白质，反映出翻译过程的动态。
