A. 概述
轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（Transfer Ribonucleic Acid，tRNA）是生物體內(nèi)含量最為豐富的短鏈非編碼RNA分子。它攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，參與蛋白翻譯，是連接mRNA與蛋白質(zhì)的重要橋梁。盡管tRNA廣泛存在于生物體內(nèi)，但不同機(jī)體基因組對于特定密碼子的偏好性不同，從而導(dǎo)致tRNA譜的差異。密碼子偏好性會(huì)影響翻譯效率和精確性[1-3]。因此，tRNA譜的改變會(huì)對多種細(xì)胞生理過程產(chǎn)生顯著影響。Arraystar公司的nrStar™ Human tRNA Repertoire PCR Array產(chǎn)品包含66對細(xì)胞核tRNA引物和22對線粒體tRNA引物，使研究人員可以對tRNA譜進(jìn)行方便快捷的分析。這款產(chǎn)品囊括了GtRNAdb和tRNAdb所提供的所有反密碼子，是研究人類tRNA譜的強(qiáng)有力工具。

B. tRNA譜與細(xì)胞命運(yùn)
研究表明，tRNA譜的變化會(huì)影響細(xì)胞發(fā)育過程中的命運(yùn)決定。細(xì)胞增殖[4]、細(xì)胞分化[4, 5]和細(xì)胞凋亡[6]等一系列的生命活都伴隨著tRNA水平的變化。細(xì)胞維持相關(guān)基因與細(xì)胞多態(tài)性相關(guān)基因在密碼子使用上存在著明顯差異。細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化所誘導(dǎo)的tRNA譜變化分別與細(xì)胞維持相關(guān)基因和細(xì)胞多態(tài)性基因相對應(yīng)（圖1）。另外，細(xì)胞維持相關(guān)基因mRNA在增殖細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中特異性地誘導(dǎo)表達(dá)，提示轉(zhuǎn)錄與翻譯之間存在直接的關(guān)聯(lián)性[4]。過表達(dá)起始tRNA（tRNAiMet）能夠顯著地影響對整個(gè)tRNA表達(dá)譜，并且進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞代謝能力的提升和增殖能力的加強(qiáng)[5]。tRNA還能夠影響細(xì)胞色素C介導(dǎo)的凋亡小體形成，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡過程[6]。通過體外顯微注射tRNA，研究人員發(fā)現(xiàn)tRNA能夠抑制細(xì)胞色素C介導(dǎo)的凋亡途徑[7]�？偠�言之，tRNA譜能夠以多種形式調(diào)控細(xì)胞的生理狀態(tài)。

圖1. tRNA譜與轉(zhuǎn)錄組的變化相適應(yīng)。

C. tRNA譜與疾病
    tRNA譜不僅能影響多種細(xì)胞生理狀態(tài)，而且在各類疾病發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用。比如tRNA的表達(dá)紊亂可以誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生[5]。因此，tRNA表達(dá)譜研究對于揭示人類疾病的病理機(jī)制有著重要意義。

癌癥
    Gingold等人發(fā)現(xiàn)tRNA表達(dá)譜在腫瘤細(xì)胞與分化細(xì)胞之間存在著顯著差異[4]。在分化細(xì)胞或者靜息狀態(tài)的細(xì)胞中高表達(dá)的tRNA，其表達(dá)在增殖細(xì)胞中受到抑制。反之，高表達(dá)于增殖細(xì)胞的tRNA，在分化或靜息狀態(tài)的細(xì)胞中具有較低的表達(dá)量。研究人員還發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞能夠?qū)�tRNA譜進(jìn)行調(diào)整，從而有利于自身的發(fā)生發(fā)展。通過比較乳腺癌與正常乳腺組織中的tRNA表達(dá)水平，Pavon-Eternod發(fā)現(xiàn)乳腺癌細(xì)胞核與線粒體中的tRNA發(fā)生了顯著改變，提示我們tRNA能夠作為乳腺癌的分子標(biāo)記物[12]。最近，Goodarzi等人也證實(shí)乳腺癌細(xì)胞在獲得轉(zhuǎn)移能力的過程中，某些特定的tRNA表達(dá)水平上升。他們認(rèn)為tRNAGlu-UUC和tRNAArg-CCG表達(dá)水平變化可能是乳腺癌轉(zhuǎn)移的誘發(fā)因素之一。進(jìn)一步的研究則表明tRNAGlu-UUC可以促進(jìn)EXOSC2和GRIPAP1的蛋白表達(dá)，從而促發(fā)腫瘤的轉(zhuǎn)移[8]。總之，tRNA的表達(dá)譜紊亂對腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著深遠(yuǎn)影響[5, 8-15]。

亨廷頓舞蹈癥
    亨廷頓舞蹈癥是一種發(fā)病率較高的遺傳性神經(jīng)退行性疾病，由亨廷頓蛋白末端多聚谷氨酰胺增多而引起。對亨廷頓舞蹈癥病人的腦部組織進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在多聚谷氨酰胺中存在多聚丙氨酸和多聚絲氨酸的蹤跡。這些多聚氨基酸，可能是由于編碼谷氨酰胺的CAG閱讀框發(fā)生移碼，產(chǎn)生編碼丙氨酸的GCA閱讀框或者編碼絲氨酸的AGC閱讀框。Girstmair等人發(fā)現(xiàn)，tRNAGln-CUG表達(dá)不足是誘發(fā)移碼翻譯錯(cuò)誤的關(guān)鍵所在。另外，谷氨酰胺與丙氨酸的比例會(huì)影響移碼翻譯蛋白的形態(tài)。這些結(jié)果表明tRNA的表達(dá)紊亂及其導(dǎo)致的移碼翻譯可能與亨廷頓舞蹈癥的發(fā)生以及疾病個(gè)體異質(zhì)性有關(guān)[16]。

病毒感染
    眾所周知，病毒蛋白質(zhì)合成完全依賴于宿主的翻譯體系，包括tRNA庫的使用。因此一般認(rèn)為，病毒選擇性地適應(yīng)宿主細(xì)胞的tRNA庫。由于宿主密碼子的使用情況決定了宿主的tRNA庫，病毒蛋白合成只有在使用與宿主基因高度相似的密碼子時(shí)，才具有高翻譯效率。然而，在很多情況下，病毒基因的密碼子使用并不與宿主基因相匹配。Pavon-Eternod發(fā)現(xiàn)甲型流感病毒（influenza A）和牛痘病毒（vaccinia virus）能夠調(diào)整被感染宿主的tRNA庫來適應(yīng)它們自身基因的翻譯[17]。還有研究表明，艾滋病病毒（HIV-1）早期基因與宿主基因的密碼子使用高度相似，而艾滋病病毒的晚期基因則非如此。病毒感染后期，宿主tRNA庫更適用于艾滋病病毒的蛋白翻譯[18]。因此，病毒能夠調(diào)整宿主tRNA庫，以此來適應(yīng)自身蛋白質(zhì)合成的需求。

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