上游开放阅读框

上游开放阅读框（Upstream open reading frame，簡稱uORF）是位於真核生物mRNA5′非翻译区（5′ UTR）的開放閱讀框（ORF），可調控（一般為抑制）mRNA主要ORF的轉譯，少數案例中（如酵母菌的Gcn4基因）uORF則可促進主要開放閱讀框的轉譯^[1]，為細胞調控基因表現的機制之一^[2][3]。

具uORF的mRNA示意圖

人類基因中約有50%在mRNA的5′ UTR具有uORF，一般長2至100個密碼子，多為抑制主要開放閱讀框的轉譯^[4]，有些mRNA含有超過一個uORF^[5]。uORF的異常可能與癌症及數種遺傳疾病有關^[5]。

機制

轉譯起始時43S起始前複合物會自mRNA的5′往3′移動以尋找起始密碼子，遇到uORF的起始密碼子時即會開始轉譯，轉譯uORF時核糖體可能發生停滯（並啟動无义介导的mRNA降解），或在結束轉譯後脫離mRNA，不再繼續轉譯下游的主要ORF，因此抑制主要ORF的基因表現，40S核糖体亚基也可能在完成uORF的轉譯時繼續結合在mRNA上並往3′移動，找到主ORF的起始密碼子並重新啟動轉譯^[5]。長度較長、距主要ORF較近或具核酸二級結構而促使核糖體停滯的uORF較易抑制主ORF的轉譯^[5]。

43S起始前複合物尋找起始密碼子時，某些情況下也會跳過uORF，直接轉譯主要的開放閱讀框，此機制與uORF的位置與周邊序列有關^[5]。另外許多uORF的起始密碼子並非AUG，而是其他類似的密碼子，其中以CUG最多，其次為GUG（約與AUG數量相等），再次為UUG^[5]。

uORF轉譯生成的多肽產物可由質譜儀測得^[6]，其中有些可參與轉譯調控，或與細胞中其他蛋白結合而影響其他反應^[5]。

參考文獻

• 分子与细胞生物学主题

1. Hinnebusch, Alan G. Translational Regulation of Yeast GCN4: A WINDOW ON FACTORS THAT CONTROL INITIATOR-tRNA BINDING TO THE RIBOSOME *. Journal of Biological Chemistry. 1997-08-29, 272 (35): 21661–21664 [2021-12-02]. ISSN 0021-9258. PMID 9268289. doi:10.1074/jbc.272.35.21661 . （原始内容存档于2022-07-12） （英语）.
2. Vilela C, McCarthy JE. Regulation of fungal gene expression via short open reading frames in the mRNA 5'untranslated region. Molecular Microbiology. August 2003, 49 (4): 859–67. PMID 12890013. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03622.x .
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5. Joana SilvaRafael FernandesLuísa Romão. Translational Regulation by Upstream Open Reading Frames and Human Diseases. The mRNA Metabolism in Human Disease. Springer, Cham. 2019: 99-116 [2021-12-02]. ISBN 978-3-030-19965-4. doi:10.1007/978-3-030-19966-1_5. （原始内容存档于2022-03-05）.
6. Slavoff SA, Mitchell AJ, Schwaid AG, Cabili MN, Ma J, Levin JZ, Karger AD, Budnik BA, Rinn JL, Saghatelian A. Peptidomic discovery of short open reading frame-encoded peptides in human cells. Nature Chemical Biology. 2013, 9 (1): 59–64. PMC 3625679 . PMID 23160002. doi:10.1038/nchembio.1120.