真核生物mRNA翻译通常依赖5′帽和3′poly(A)尾协同招募翻译因子，形成闭环结构以高效起始翻译。然而，许多正义链RNA病毒并不携带poly(A)尾，而是在基因组3′端演化出tRNA样结构（tRNA-like structure, TLS）劫持宿主翻译机器。尽管TLS早在20世纪70年代即被发现，其能否直接招募核糖体却悬而未决。
10月29日，复旦大学生命科学学院林金钟教授团队在《自然-通讯》（Nature Communications）在线发表题为"Viral tRNA-like structure hijacks host ribosomes for poly(A)-independent translation"的研究论文。该研究首次捕获了烟草花叶病毒（TMV）组氨酸接纳型tRNA样结构（TLSHis）结合宿主核糖体的冷冻电镜结构快照，揭示了病毒RNA通过占据核糖体tRNA出口通道、稳定起始态核糖体复合物，从而替代poly(A)尾驱动高效翻译的全新机制。该工作也补齐了病毒三大类TLS（TLSVal、TLSTyr、TLSHis）结构解析的最后一块拼图。
TMV基因组约6.4 kb，其所有转录本均带有5′帽和含TLSHis的3′非翻译区。研究团队首先通过RNA pull-down联合质谱、多聚核糖体分析和核糖体沉淀实验发现，TLSHis主要与游离的40S和60S核糖体亚基共沉降，几乎不进入80S或多聚核糖体组分；在体外重组体系中，TLSHis可直接结合40S、60S及80S核糖体。这提示TLSHis可能在翻译起始的亚基装配阶段即已介入，通过招募核糖体亚基协助完成80S装配。功能实验进一步证实，携带TMV 5′和3′UTR的mRNA在小麦胚芽提取物、HEK293T细胞和烟草BY-2原生质体中，翻译效率与poly(A)尾mRNA相当甚至更高；在烟草原生质体中，TLSHis较poly(A)尾提升翻译超过两倍，凸显其对植物翻译体系的适应性。通过系统性的缺失突变体分析，研究团队发现上游假结结构域（UPD）是替代poly(A)尾的关键决定因素。
为在原子尺度观察核糖体劫持过程，团队以TMV天然宿主本氏烟草为材料纯化核糖体，构建了含病毒5′ UTR、部分编码区和完整3′ UTR的迷你基因组（mini-genome）RNA进行复合体重组，最终解析了E位点上TLSHis结合60S亚基、80S核糖体以及含P位起始tRNAiMet的80S起始复合物的三类结构，局部分辨率分别为3.86 Å、2.96 Å和4.88 Å。结构显示，TLSHis呈T形双模块架构：其tRNA样结构域（TLD）以L形折叠深埋于60S亚基的E位点，上游假结结构域（UPD）则自E位点向外侧伸出。尤为关键的是，在全部三种状态中，TLSHis始终锚定于60S亚基高度可动的L1茎（L1-stalk），而在40S亚基上的结合则呈现动态变化。与经典tRNAHis相比，TLD通过结构重排将与L1茎的相互作用界面扩大至约420 Ų（经典tRNA仅约280 Ų），其3′端CCA嵌入25S rRNA的锚定位点，牢固占据E位点。在TLSHis-80S二元复合物中，TLD的反密码子臂伸入P位点，本应阻碍起始tRNA进入；而在TLSHis-80S-tRNAiMet复合物中，核糖体处于经典非旋转状态，L1茎转为开放构象，TLSHis整体旋转约17°，使其反密码子臂滑向邻近的Z位点，从而与P位起始tRNA和平共处。通过协调L1茎在关闭、半关闭与开放状态间的切换，TLSHis利用tRNA易位过程中的天然构象变化促进翻译起始早期步骤。
更有意思的是，研究团队利用放线菌酮（CHX）占据E位点进行屏蔽实验，发现即便在CCA末端无法稳定插入的情况下，TLSHis仍通过肘部牢牢锚定L1茎，整体向外摆转约23°，呈现Z位tRNA样构象。这与丙型肝炎病毒（HCV）等病毒的IRES将RNA结构元件插入E位点参与翻译起始的策略异曲同工，提示核糖体tRNA出口通道已被病毒广泛征用为调控翻译起始的功能枢纽。
该研究首次以冷冻电镜结构证明病毒TLS可直接招募并稳定结合宿主核糖体，完善了病毒tRNA模拟从氨酰化、复制到翻译劫持的功能图谱，也为工程化mRNA设计提供了新思路。
TMV TLSHis与宿主核糖体相互作用的生化表征和结构解析
复旦大学生命科学学院/遗传与发育复杂表型国家重点实验室/上海市传染病与生物安全研究院/复旦大学mRNA翻译研究中心林金钟教授为论文通讯作者，逯国亮青年副研究员为第一作者，本科生万锂铭为第二作者，陈煜琛、李晔、闫亚杰、刘燕、武子涵、张宁远为该工作共同作者。冷冻电镜数据收集在复旦大学生命科学学院冷冻电镜平台完成。作者同时感谢麻锦彪、龚鹏、舒波的讨论与建议，李丽提供的技术支持，周德建在冷冻电镜数据收集方面提供的支持，杨传伟、刘文博在本氏烟草栽培方面提供的指导，谢国辉、张一婧提供的烟草BY-2细胞系，以及黄林在质谱鉴定与分析方面提供的协助。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科学技术委员会及上海市教育委员会创新计划等资助。
原文信息： Lu G, et al. Viral tRNA-like structure hijacks host ribosomes for poly(A)-independent translation. Nature Communications (2026).
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78898-8