叶史瓦大学阿尔伯特爱因斯坦医学院的科学家及其国际合作者共同研究出一种新型荧光显微镜技术，并首次揭示出蛋白质合成的时间和地点。该技术使研究人员能够直接观测在活细胞中被翻译成蛋白质的单个信使RNA分子（mRNA）。这项在人类细胞和果蝇中进行的技术应有助于揭示蛋白质合成紊乱如何导致发育异常和人类疾病，包括阿尔茨海默病和其他记忆相关疾病。这项研究将发表在3月20日出版的Science杂志上。

“我们从来未能确定mRNA在何时何地被翻译成蛋白质，”该研究的共同领导者之一，博士，教授，解剖和结构生物学联席主席，同时也是在爱因斯坦的格鲁斯理柏生物光子学中心的共同主任的Robert H. Singer说道。 “这种能力对于研究疾病的分子机理非常关键，例如，脑细胞中的蛋白合成失调如何导致发生在神经变性中的记忆障碍。” Singer博士也是爱因斯坦医学院解剖和结构生物学方面哈罗德和穆里尔区的主席。

蛋白质合成的指令由位于细胞核中的基因所编码。转录和翻译这两个步骤必须都发生，才能使该基因发出的蛋白质合成指令产生真正的蛋白质。第一步称为转录，即基因的DNA序列被mRNA “读出”。然后这些mRNA从细胞核进入细胞质并附着到一种称为核糖体的结构上。核糖体同时也是翻译——即蛋白质合成的第二步所发生的位点：mRNA分子结合到核糖体上作为模板来合成蛋白质。

为使翻译过程可视化，Singer博士和他的同事利用了翻译过程第一步所发生的关键事件——即mRNA附着的核糖体必须从mRNA上置换掉所谓RNA结合蛋白：研究人员合成了同时含有红绿两种荧光蛋白的完全相同的mRNA拷贝。这意味着，在细胞核中（mRNA合成位点），同时被红色和绿色荧光标记的mRNA将呈现黄色。在迁移到细胞质后， mRNA根据自身的命运而改变颜色。

当mRNA降落在核糖体上后，核糖体就会取代mRNA的绿色荧光蛋白。其结果是，这些mRNA分子——和绿色荧光蛋白相分离，结合于核糖体，并准备被翻译成蛋白质——会呈现红色。与此同时，所有的未被翻译mRNA分子仍旧保持黄色。该技术被称为TRICK（敲断蛋白包被的RNA翻译成像技术）。

在一项TRICK试验中，德国的合作者研究了在果蝇卵子或卵母细胞中表达的oskar基因的mRNA合成的时间和地点。（果蝇是一种常用的了解人类疾病的模型，而oskar基因是果蝇胚胎正常发育所必需的）。研究人员用红色和绿色荧光蛋白标记oskar基因的 mRNA并将其插入到果蝇卵母细胞的核中。

“使用TRICK技术，我们发现oskar基因的mRNA分子直到进入卵母细胞的后极部才会被翻译，”Singer博士说。 “我们起初怀疑这一点，但现在我们有了确凿的证据。展望未来，利用这种技术研究人员可以来剖析在果蝇发育过程中mRNA翻译时所需调控事件的级联反应。”

研究人员还发现，蛋白质翻译并不是在mRNA离开核后立即被启动，而是在mRNA进入细胞质后几分钟才开始。 “以前我们从来不知道这个时间表，”Singer博士表示。 “这是我们可以利用这种技术来进行研究的另一个例子。”