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翻译起始要求信使RNA（mRNA）通过由异源三聚体真核起始因子eIF4F催化的过程被识别并装载到核糖体上。在这一过程中，eIF4F结合mRNA 5'端的7-甲基鸟苷帽结构，并促进其与核糖体预起始复合物（PIC）发生有效结合，从而促进PIC装载到mRNA上。尽管eIF4F在翻译起始及其调控中居于核心地位，但eIF4F促进PIC装载的分子机制，以及由eIF4F催化的必需ATP水解步骤所发挥的机制性作用，仍未得到解析。在此，我们利用单分子荧光显微镜技术直接观察eIF4F在帽结构识别和PIC结合过程中的动态行为。我们表明，ATP结合而非ATP水解可促进eIF4F在mRNA上的有效组装，并使eIF4F能够沿转录本发生动态再分布。相比之下，在PIC进行有效结合的过程中，ATP水解则特异性地参与对停滞于帽结构处的eIF4F的再循环。此外，我们鉴定出eIF3和eIF4B是PIC相关因子中刺激PIC装载过程中依赖ATP水解的eIF4F再循环所必需的最小因子组。综合来看，我们的结果支持这样一种模型：有效的PIC结合刺激eIF4F发生依赖ATP水解的再循环，从而在翻译起始过程中将eIF4F的再循环与PIC装载偶联起来。该机制为理解mRNA拓扑结构、RNA结合蛋白以及起始因子的可用性如何调控翻译效率提供了理论框架。
翻译起始要求信使RNA（mRNA）通过由异三聚体真核起始因子 eIF4F 催化的过程被识别并装载到核糖体上。在这一过程中，eIF4F 与 mRNA 5′ 端的 7-甲基鸟苷帽结合，并促进其与核糖体预起始复合物（PIC）形成有效结合，从而推动 PIC 装载到 mRNA 上。尽管 eIF4F 在翻译起始及其调控中处于核心地位，但 eIF4F 促进 PIC 装载的分子机制，以及由 eIF4F 催化的必需 ATP 水解步骤的机制性作用，迄今仍未得到解析。在此，我们利用单分子荧光显微镜直接观察 eIF4F 在帽识别和 PIC 结合过程中的动态行为。我们表明，ATP 结合而非 ATP 水解可促进 eIF4F 在 mRNA 上的有效组装，并使 eIF4F 能够沿转录本发生动态再分布。相比之下，ATP 水解专门对于在有效 PIC 结合过程中回收停滞于帽结构处的 eIF4F 是必需的。此外，我们鉴定出 eIF3 和 eIF4B 是在 PIC 装载过程中刺激 eIF4F 发生 ATP 水解依赖性回收所需的最小 PIC 相关因子。综上，我们的结果支持这样一种模型：有效的 PIC 结合会刺激 eIF4F 发生 ATP 水解依赖性的回收，从而在翻译起始过程中将 eIF4F 回收与 PIC 装载耦联起来。这一机制为理解 mRNA 拓扑结构、RNA 结合蛋白以及起始因子的可用性如何调控翻译效率提供了理论框架。
作者声明不存在竞争性利益。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.21.733607v1?rss=1
🏷️ 翻译起始 eIF4F 帽依赖性翻译 ATP水解 核糖体预起始复合物 单分子荧光显微镜