植物為因應生長發育所需，體內細胞會啟動基因，產生各種蛋白質，在植物體內分別執行不同功能。然而，各種蛋白質的功能最初是被「編碼」在 DNA基因片段裡，需仰賴細胞裡成熟的訊息核糖核酸（mRNAs）攜帶著基因遺傳訊息，經過「轉譯」（translation）步驟，將基因序列解碼，生成相對應的胺基酸，才能組合出不同種類蛋白質。

在這道轉譯步驟中，若是轉譯起始點不同，製造出的蛋白質也不一樣，接下來也將被送往不同細胞位置，發揮各自作用。劉明容比喻，若將遺傳訊息想像成高速公路地圖，轉譯過程就像車子行駛在高速公路，車從哪個匝道進入，相對應的出口匝道也會跟著確定。換言之，轉譯起始點可以決定遺傳訊息解碼方式、時間與地點，以及最終合成的蛋白質種類和其功能。

目前科學家已知「遺傳密碼子AUG」是開啟轉譯過程的常見起始點，但劉明容團隊運用創新方法，有系統地分析植物細胞內正在進行轉譯的核糖核酸，結果發現，阿拉伯芥、番茄等植物的訊息核糖核酸，除了會使用已知的遺傳密碼子AUG外，也會選擇使用不是AUG的遺傳密碼子開啟轉譯，進而產生新的蛋白質，改變植物的生物功能。這說明植物體內仍有許多尚未被發現的轉譯起始點。

除此之外，研究還發現，植物對於轉譯起始點和遺傳密碼子是有選擇性的，而且具有序列偏好。這樣的選擇性可以幫助植物挑選不一樣的轉譯起始點，產生不同蛋白質與調控基因表現，以因應環境變化。劉明容也表示，本研究可以協助科學家從基因定位角度，提供更完善的基因圖譜。

本研究論文：Prevalence of alternative AUG and non-AUG translation initiators and their regulatory effects across plants已在今（2020）年9月24日發表。研究團隊有劉明容助研究員及第一作者李雅茹研究助理。論文全文：https://genome.cshlp.org/content/30/10/1418.full

圖說：為了破解基因序列裡的遺傳訊息，找出訊息核糖核酸（mRNAs）的轉譯起始點（initiation sites）是其中一項關鍵。根據A區示意圖，若是轉譯起始點不同，製造出的蛋白質也不一樣。這些蛋白質後續也將被送往不同細胞位置，發揮各自作用。

【B區第1排】
【圖示】研究團隊預測新發現的轉譯起始點所產生的蛋白質將送往粒線體。
【照片】由左至右分別為：新轉譯起始點所產生的蛋白質、粒線體（mitochondria）在細胞中的位置標記、以及疊合前兩張照片的結果。疊合的照片完全相符，顯示此蛋白質確實被送往粒線體。

【B區第2排】
【圖示】研究團隊運用基因編輯技術，剪去一個新發現的基因轉譯起始點，藉此迫使植物選擇其他的轉譯起始點產生蛋白質表現。
【照片】由左至右分別為：另一個轉譯起始點所製造的蛋白質、粒線體在細胞中的位置標記、以及疊合前兩張照片的結果。疊合兩張照片可以發現，兩種蛋白質不太相符，顯示植物另外找了其他轉譯起始點，合成不同的蛋白質。

資訊來源: 中央研究院