“细胞IRES领域”在几十年间一直处于沉寂状态，因为没有统一的可靠方法标准来清晰地表征这些起始点，以供核糖体介导基因表达的调控。波恩大学医院（UKB）和波恩大学的研究人员与加州斯坦福大学（美国）合作，现已开发出一套工具箱，作为该领域的新黄金标准。他们希望发现与合成生物学和新兴mRNA疗法应用直接相关的强IRES元素。他们的研究结果已发表在《EMBO杂志》上。
最近，核糖体——从进化角度来看是最古老的分子机器之一——被认为是基因表达在蛋白质生物合成层面的一个主动调控因子。这个过程对于细胞的发展和功能至关重要，涉及将遗传信息转化为蛋白质。最后一步，即信使RNA（mRNA）上编码的信息的转移，被称为翻译。由波恩大学临床化学与临床药理学研究所（IKCKP）卡特琳·莱佩克教授领导的“免疫生物化学”研究小组正在研究通过核糖体与mRNA的直接相互作用控制翻译。“作为所有生命所必需的核心翻译机制，核糖体及其相关因子，如蛋白质或RNA结构，是我们研究的重点，”莱佩克教授说，他是波恩大学免疫感觉优越集群（ImmunosSensation²）的成员。“越来越多的证据表明，核糖体的组成影响选择性翻译，使得定制的核糖体优先结合和翻译某些mRNA。”
IRES在基因表达中的角色
作为此类结构的一个例子，波恩的研究人员调查了内部核糖体进入位点（IRES）。IRES的简称是“内部核糖体进入位点”。这些是RNA链内的特殊折叠序列，在病毒的遗传物质中尤其为人所知，用于在感染后劫持宿主的核糖体。例如，丙型肝炎病毒或脊髓灰质炎病毒能够依靠其IRES元素在不依赖所有启动因子的情况下启动新病毒蛋白的生产。通过招募核糖体，IRES序列能够独立于mRNA的5’帽子启动翻译。5’帽是宿主自身mRNA链配备的一种保护帽，可以在正常条件下促进翻译，但在病毒感染下则会被阻断。
没有统一标准的IRES清晰表征
IRES首次在病毒基因组中被描述，它通过招募宿主核糖体使病毒在感染细胞中复制。然而，在最近几十年中，越来越多的IRES也被描述于真核细胞中，而真核细胞与病毒不同，具有细胞核。“这增强了一般观点，即这些元素也参与真核细胞中翻译的调控，”该论文的第一作者、波恩大学博士生菲利普·科赫表示，他是莱佩克研究小组的一员。他的同事和共同作者马丁·海曼，同样是波恩大学的博士生，补充道：“然而，准确可靠地表征新描述的IRES，特别是来自真核mRNA的IRES，是面临的一个主要挑战，这由于技术障碍和现有技术中存在的伪影而变得困难。”
在当前的研究工作中，波恩的研究人员编制并测试了一系列多功能技术，这些技术将共同使未来对IRES的稳健表征成为可能。一种重要的方法涉及使用环状RNA报告分子，这可以确认RNA元素的IRES介导活性。其他技术包括定量染色技术，用于小鼠胚胎组织中的单个mRNA的染色和含有个体IRES的mRNA的翻译速率的测定。“如此全面的工具箱，可以在培养的细胞和胚胎组织中应用，代表了IRES的稳健测试和表征的新黄金标准，”菲利普·科赫表示。对应作者莱佩克教授补充道：“强IRES元素与合成生物学和新兴mRNA疗法具有直接相关性。”
