Cell | 武秋爽等揭示膳食精氨酸通过“tRNA–密码子”轴调控MHC-I翻译，重塑抗肿瘤与抗病毒免疫

氨基酸丰度在肿瘤和病毒感染等病理状态下发生显著波动，但其是否直接调控宿主翻译过程、进而影响疾病进程，仍缺乏直接证据。

2026年7月30日， 洛克菲勒大学Sohail Tavazoie团队在Cell发表 了文章Dietary arginine drives codon-dependent MHC class I translation and improves immunity in colon tumorigenesis and respiratory viral infection，报道细胞外精氨酸水平通过密码子依赖的翻译机制，选择性调控主要组织相容性复合体I类分子（MHC class I）的表达，并进而影响结直肠肿瘤发生及呼吸道病毒感染。

整合肿瘤及流感、新冠病毒感染肺组织的氨基酸图谱数据显示，精氨酸是被消耗最显著的氨基酸，这与髓系细胞中精氨酸酶1（Arg1）表达升高以及胞外精氨酸分解增强相一致。蛋白质组学分析进一步显示，精氨酸限制显著降低人结直肠癌RKO细胞中检测到的多种MHC-I分子，包括HLA-A、HLA-C和HLA- G 。该现象在多种人源及鼠源肿瘤细胞系（结直肠癌、黑色素瘤、乳腺癌、胃癌、胰腺癌）中具有普遍性，且可逆；结直肠癌患者组织中精氨酸水平与MHC-I蛋白量呈正相关。功能层面，精氨酸限制降低了肿瘤细胞的抗原呈递效率并减弱其对抗原特异性CD8+ T细胞杀伤的敏感性。

机制上，精氨酸限制下，MHC-I mRNA 水平不降反升，蛋白稳定性也未降低，提示调控主要发生在翻译层面。MHC-I蛋白编码序列富含精氨酸， ribosome profiling 分析显示，精氨酸限制诱导核糖体在MHC-ImRNA的精氨酸密码子处发生翻译暂停。敲低精氨酰-tRNA合成酶（RARS）在不改变精氨酸代谢的前提下降低MHC-I水平，提示翻译过程本身、而非代谢途径介导了该效应。进一步地， 不同精氨酸tRNA亚型对精氨酸限制表现出不同的敏感性，其中负责解码AGG密码子的tRNA相对稳定 ；将MHC-I的精氨酸密码子同义替换为AGG，可部分恢复其蛋白水平、抗原呈递及T细胞杀伤效率，证实该调控具有密码子特异性，而非单纯的氨基酸 丰 度效应。研究还发现，多种人类感染性病毒及结直肠癌基因组均存在AGG密码子富集趋势，人基因组中富含AGG 密码子的基因多与抗病毒相关，提示AGG密码子的使用可能为宿主和病毒在精氨酸受限环境中维持蛋白翻译提供适应性优势。

体内实验中，髓系特异性Arg1基因敲除及膳食精氨酸干预（补充或限制）均可相应调节小鼠结肠、肺组织中的MHC-I水平。在AOM/DSS诱导的结直肠癌模型中，高精氨酸饮食减少肿瘤数目和面积并增强CD8+ T细胞浸润，低精氨酸饮食则加重肿瘤负荷；在流感及SARS-CoV-2感染模型中，高精氨酸饮食减轻体重下降 以及致死率 、降低病毒载量及肺组织损伤，低精氨酸饮食使 病情 恶化，感染后给予精氨酸补充仍具有保护作用。 在B2m缺失条件下 （破坏MHC-I 抗原呈递），精氨酸干预带来的主要保护效应不再出现，表明MHC-I通路是其改善肿瘤和感染结局的关键机制。

这项研究揭示了一种连接营养环境与选择性蛋白翻译的新型调控逻辑：环境/膳食层面的单一氨基酸波动，可以通过"氨基酸-tRNA-密码子"这条轴线，直接、快速、选择性地重塑宿主蛋白翻译程序，进而左右抗肿瘤和抗病毒免疫的走向。作者将这类现象命名为TRACE（tRNA reprogramming and amino acid-driven codon-biased expression），并认为这一逻辑很可能不止于MHC-I，也不止于精氨酸——其他必需/条件必需氨基酸完全有可能通过类似机制，在更广泛的疾病背景下发挥作用。 这些发现也为探索精氨酸相关营养干预与肿瘤免疫治疗或抗病毒提供了理论依据，其临床运用仍有待进一步研究。

洛克菲勒大学系统肿瘤生物学实验室的武秋爽博士为本文第一作者，Sohail Tavazoie教授为本文通讯作者。2 020年诺贝尔生理学 与 医学奖得主Charles Rice教授亦参与了本项研究，并为病毒感染相关实验提供了重要支持与指导。

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原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.07.020

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