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翻译启动的魔法：为何启动因子在蛋白质合成中如此关键？
在分子生物学中，启动因子是指在翻译过程启动阶段与核糖体小次单元结合的蛋白质，并且是蛋白质生物合成的重要组成部分。它们能够与抑制因子互动以减缓或阻止翻译过程，亦可与激活因子结合以启动或加快翻译速率。在细菌中，这些因子简称为IFs（如IF1、IF2和IF3），而在真核生物中则被称为eIFs（如eIF1、eIF2、eIF3）。翻译的启动过程有时被描述为由三个步骤组成，而启动因子则有助于执行这些步骤。
首先，携带甲硫氨酸的tRNA与核糖体小次单元结合，然后与mRNA结合，最后与核糖体的大次单元结合。
各类启动因子根据其分类域可分为三大组。尽管这些因子在结构上有所不同，但仍保留了许多通用的结构域。研究表明，原核生物的启动因子与真核生物因子之间存在结构上的相似性。例如，原核生物的启动因子IF3除了协助开始位点的特异性外，还参与mRNA的结合，这与真核生物的启动因子eIF1的功能相似。
eIF1的结构与IF3的C端结构相似，两者都拥有一个由五条β链组成的结构与两条α螺旋结合。
另外，原核生物的启动因子IF1和IF2也与真核生物的启动因子eIF1A和eIF5B存在同源性。 IF1和eIF1A都包含OB折叠结构，并依附于A位点以协助启动复合物的组装。 IF2和eIF5B则协助小次单元与大次单元的结合。在真核生物中，eIF5B不仅在启动中起作用，还左右延伸因子的活动。这些因子的作用是透过结合活性GTP与不活化GDP来调节核糖体对启动因子的亲和力。
eIF3作为一种重要的启动因子，其结构复杂，由13个亚单位组成，参与形成43S预启动复合体，并进一步协助形成48S预启动复合体。
当然，eIF2也是一个重要的启动因子，它与携带甲硫氨酸的tRNA在小核糖体的P位结合。这个P位是tRNA与即将进入的氨基酸形成肽键的地方。 eIF2的组成包括alpha、beta和gamma亚单位，其中gamma亚单位拥有GTP结合结构，通过GTP与tRNA结合。一旦eIF2帮助tRNA结合后，GTP会水解释放，从而释放eIF2。
此外，eIF4F复合体支持依赖mRNA帽的翻译启动，并由eIF4A、eIF4E和eIF4G组成。 mRNA的5'端被带到此复合体，使得43S核糖体复合体能够结合并扫描mRNA寻找起始密码子。在此过程中，60S核糖体亚单元结合，形成80S核糖体复合体，而eIF4G则与polyA结合蛋白互动以吸引mRNA。
eIF4A作为DEAD盒解旋酶，有助于在mRNA的未翻译区域进行解旋，以促进核糖体的结合与扫描。
在癌症中，启动因子在细胞转化及肿瘤形成中起着关键作用。癌细胞的存活与增长直接与启动因子的改变相关，因此它们成为了新型药物的潜在靶点。当细胞变成癌细胞时，需要更多的能量来维持生命，这些能量主要来自于蛋白质。研究发现，启动因子的过度表达与多种癌症有关，因其能够促进癌细胞所需的特定蛋白质的合成。
例如，eIF4E因子在合成增进癌细胞存活与繁殖所需的特定蛋白质方面相当重要。精确的蛋白质选择确保仅合成那些在癌细胞生长中需要的蛋白质，包括增长、恶性及新生血管形成相关的蛋白质。
eIF3在创建43S预启动复合体中的角色使其与人类癌症息息相关，具体如其在肿瘤抑制蛋白中的相互作用与抑制。
研究发现，某些eIF3的表达受到限制能减少癌细胞的增殖。例如，eIF3c的过度表达已与乳腺、肺、宫颈及肠道癌相关。抑制eIF3a表达也显示能减少乳腺与肺癌的恶性度，因其在肿瘤生成中的关键作用。
如何利用这些启动因子的特征来开发新的癌症治疗策略，将是未来研究的一大挑战和机遇吗？
