上游开放阅读框（upstream open reading frame；uORF）广泛存在于真核生物 mRNA中。其作为一种翻译调控元件，精准调控下游有重要生物学功能的主要开放阅读框（major open reading frame, mORF）的翻译。已有研究表明，在人类基因组中，uORF 的变异与人类疾病密切有关。然而，植物中天然存在的 uORF 变异情况还没有被鉴定，也没有与表型相关联。通过深入挖掘拟南芥（the 1001 Genomes Project）和水稻（the 3000 Rice Genomes Project）基因组测序计划的数据，作者构建了uORFlight（http://uorflight.whu.edu.cn 点击底部阅读原文可直接查看）数据库。该数据库将有助于研究拟南芥和水稻基因不同剪接体之间的 uORF 变化。更重要的是，可以在群体水平计算uORF 出现的频率，并找出对应的SNP或者INDEL，后期通过数据库查询或者简单实验可以找到与其相关联的表型变异，为用户研究 uORF 在植物发育和适应外界环境方面的功能提供新思路。此外，数据库中还收集了 uORF 研究相关文献，进行了整理分类，并提供了下载链接。
该数据库包含的物种共计16个，包括真菌类的灰霉菌（Botrytis cinerea）；植物类的拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、油菜（Brassica napus）、棉花（Gossypium raimondii）、苜蓿（Medicago truncatula）、番茄（Solanum lycopersicum）、大豆（Glycine max）、马铃薯（Solanum tuberosum）、小麦（Triticum aestivum）、玉米（Zea mays）；后生动物类的线虫（Caenorhabditis elegans）、果蝇（Drosophila melanogaster）；脊椎动物斑马鱼（Drosophila melanogaster）、小鼠（Mus musculus）和人类（Homo sapiens）。
mRNA 被翻译时，核糖体43S亚基会从 mRNA的 5’ 端开始寻找起始密码子，找到之后结合核糖体 60S亚基，重组成80S核糖体，随即开始翻译延伸，直到遇到终止密码子，80S核糖体解体，60S亚基从mRNA上脱离，40S亚基仍有可能与mRNA结合。uORF的起始密码子会先于其对应的mORF被40S扫描到，因此，通常uORF的翻译是优先于mORF，导致mORF的翻译受阻。只有在重起始（Reinitiation）和遗漏扫描（Leaky scanning）这两种模式下，下游的mORF才会有机会被翻译。这两种机制常被用于解释正常生长和发育情况下，某些mORF表达受限的现象。更重要的是，为了响应代谢物、离子稳态、激素变化、环境信号和免疫诱导等刺激，uORF 抑制mORF的翻译被接触，从而使得下游mORF翻译帮助细胞适应外界环境。这种精确的、瞬时的调控模式，会调控 mORFs的翻译效率，以此来保证不同生理条件下蛋白质的数量和质量。由于这些特征，前期工作成功地将uORF介导的翻译控制应用到了作物抗病，在正常条件下其可以限制有细胞毒性的抗性蛋白翻译，在病原菌感染的情况下允许进行短暂的表达以帮助宿主建立免疫反应。
过去对基因表达调控都集中于转录水平，前期工作证明了翻译调控元件使用的优越性，为精准控制基因表达提供了新的选择。这样的翻译调控元件挖掘还处于起步阶段，该数据库将有助于寻找天然元件并进行学习，为后期人工合成类似元件用于合成生物学研究提供了重要的工具。
参考文献：
1. Guoyong Xu*, George H. Greene*, Heejin Yoo*, Lijing Liu, Jorge Marqués, Jonathan Motley, Xinnian Dong#: Global translational reprogramming is a fundamental layer of immune regulation in plants. Nature 04/17; 545(7655): 487-490., DOI:10.1038/nature22371
2. Guoyong Xu*, Meng Yuan*, Chaoren Ai, Lijing Liu, Edward Zhuang, Sargis Karapetyan, Shiping Wang, Xinnian Dong#: uORF-mediated translation allows engineered plant disease resistance without fitness cost. Nature 04/17; 545(7655): 491-494., DOI:10.1038/nature22372
3. Ruixia Niu*, Yulu Zhou*, Rui Mou, Zhijuan Tang, Zhao Wang, Guilong Zhou, Sibin Guo, Meng Yuan and Guoyong Xu#: uORFlight: a vehicle towards uORF-mediated translational regulation mechanisms in eukaryotes. bioRxiv 07/19; DOI: https://doi.org/10.1101/713321
数据库链接：
http://uorflight.whu.edu.cn/
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/713321v1
http://gdyjy.whu.edu.cn/info/1045/1019.htm
