在任何時候，一個生物體中的全部RNA分子，都是一段微妙的舞蹈所產生的產物。基因必須是“打開”或表達的，以便于把DNA轉化為RNA，然后RNA被轉化成蛋白質，才能完成一個生物體的生理需求。但是，同樣重要的是，那些RNA轉錄本一旦不再需要就必須被清除。
最近，賓夕法尼亞大學的研究人員對于后面這個過程提出了一種新的見解，他們確定了一種新的RNA分子降解機制。由賓夕法尼亞大學生物系副教授Brian D. Gregory博士及該系博士后Xiang Yu帶領的這項研究，提供了第一個證據表明，在植物中，RNA降解可能與RNA翻譯發生在同一個空間和同一時間內。鑒于在酵母中確定了類似的過程，賓大的這項研究表明，這可能是一個進化上保守的過程。相關研究結果發表在10月7日的國際著名植物學期刊《Plant Cell》。延伸閱讀：Cell揭示RNA降解新機制；Cell顛覆傳統觀點，mRNA降解的新故事；清華大學Nature子刊揭示RNA降解新機制。
Gregory說：“在我看來，RNA降解是基因調控一個被忽視的方面。關鍵在于，它就像基因表達一樣的重要。我們這項研究的結果表明，RNA降解的發生并不一定是與RNA翻譯分開的。我們看到，當核糖體向下移動轉錄本的長度時，一定比例的RNA也正在降解。它與翻譯是共同發生的。”Gregory和Yu與共同第一作者、其他實驗室成員Matthew R. Willmann、Stephen J. Anderson，完成了這項研究。
在這項研究之前，科學家們意識到，信使RNA可以通過兩種方式降解，一種方式開始于一段RNA轉錄本的起始或5-prime端，另一種方式開始于終點或3-prime端。在這兩種情況下的降解主要發生在細胞質中。
最近在酵母中的研究確定了一種RNA降解途徑，打破了這個模式，其發生在RNA轉錄本仍然附著于一個核糖體上時——負責將RNA翻譯成為蛋白質的分子機械。
Gregory的實驗室專注于植物中的RNA調控，他們想探討研究人員在酵母中觀察到的過程是否也存在于植物中。為此，該團隊使用了Gregory作博士后期間開發的一種技術，稱為genome-wide mapping of uncapped and cleaved transcripts（GMUCT），該技術只能確定裂解的或處于降解過程中的RNA分子。通過檢測擬南芥的花芽RNA，他們進行了GMUCT，通過尋找酵母研究人員曾經看到的相同信號——發生在信使RNA終止密碼子（RNA翻譯在那里終止）的上游16到17核苷酸的一個裂解事件，他們從可能被microRNA控制的其他過程裂解的轉錄本中，整理出了與翻譯共同降解的轉錄本。這個位置與翻譯終止過程中被轉錄本覆蓋的一個核糖體上的5-prime邊緣相一致。
Yu說：“我們看到，在植物中降解的RNA與核糖體有關，就像它在酵母中一樣。許多分子事件被耦合在一起。例如，基因轉錄與剪接結合。因此，這是一種耦合的另一個例子，其中兩個分子事件在空間和時間上聯系在了一起。”
為了進一步探討這一耦合事件，研究人員詢問了GMUCT的結果，尋找核糖體在降解/翻譯過程中終止下來的例子。他們發現，核糖體終止了，特別是在終止密碼子區，而讓他們驚訝的是，他們發現編碼終止密碼子的三個不同序列之間存在差異。
Gregory說“到現在為止，每個人都認為，你使用哪個密碼子并不重要，因為它們都做同樣的事情。但從我們的數據來看，似乎核糖體和轉錄物之間相互作用的動力學，對于每種類型的終止密碼子來說是不同的，或可能存在與每個終止密碼子相關的一個不同的蛋白復合物。”研究人員說，這些結果可能表明，翻譯效率可能是由“這三個終止密碼子中哪一個是存在的”所調節的。
他們的研究結果也發現了RNA轉錄本的非翻譯區域中有一個調控區域的跡象，該區域稱為上游開放閱讀框，或uORFs。Gregory說：“在這些活躍的上游開放閱讀框中，很多以一種組織特異性和發育特異性的方式，調節下游的開放閱讀框，所以我們可以用我們的方法來弄清，無論你分析什么組織時有哪些是活躍的。”
研究人員用突變植株進行了實驗，以了解參與共翻譯RNA降解的分子因素。他們發現了XRN4——這種酶已知可催化RNA的降解，和ABH1——核mRNA帽結合復合物的一部分，它參與許多生物學過程（包括信使RNA的穩定性和剪接，以及蛋白質翻譯的起始）。他們的研究結果表明，這一過程可能對于調節應激反應（如溫度）相關的基因，是特別重要的。
Gregory說：“這個過程看起來就像是一種非常有效的方法，來擺脫你需要去掉的轉錄本，以便于有一個適當的應激反應。”Yu說：“很顯然，與一些經典的、已知的降解途徑相比，共翻譯的降解將是一個更有效、更快的過程。”
因為研究人員發現，microRNA介導的翻譯抑制所調節的轉錄本，更可能發生共翻譯的降解，他們想象能有一種模型，可能負責將靶轉錄本引導到共翻譯降解的過程中，甚至使它們穿梭于這個過程。
為了跟進他們的發現，Gregory的小組將進一步探討：他們觀察到的過程、共翻譯降解和他們基于不同終止密碼子觀察到的不同相互作用，是否是組織特異性的過程，即，它們是否出現在花蕾以外的其他植物組織。他們還想探討這個過程是否延伸到了酵母和擬南芥這些物種之外，甚至可能延伸至人類。