Cell论文揭示精氨酸“卡住”免疫警报：核糖体停工引发MHC-I减产，结肠癌与病毒感染风险攀升

氨基酸精氨酸在维持人体正常运转中发挥着关键作用，最显著的是参与合成多种执行细胞功能的蛋白质。精氨酸既可由人体自身合成，也存在于常见的高蛋白食物中。精氨酸水平低下与包括

结肠癌

在内的多种疾病相关。

洛克菲勒大学Elizabeth and Vincent Meyer系统癌症生物学实验室负责人Sohail Tavazoie多年来一直在研究这一关联。2023年，Tavazoie团队发现，剥夺结肠

癌细胞

的精氨酸会导致其积累更多突变。如今，他们又发现精氨酸缺乏饮食还会通过抑制MHC-I蛋白的产生来影响

免疫

系统——MHC-I是负责向免疫系统警报“危险信号”（如突变细胞或入侵病毒）的关键分子。

有趣的是，他们还发现，适度补充精氨酸（约相当于几片市售补充剂的剂量）即可恢复MHC-I相关基因的表达。该研究成果发表于《Cell》期刊。

“我们的工作揭示了精氨酸缺乏如何干扰免疫系统，并提示增加精氨酸摄入可能有益，”第一作者、实验室博士后Qiushuang Wu说。“这意味着它可能与其他疗法联用，用于治疗癌症和病毒感染。”

“精氨酸补充剂可在接受免疫治疗的患者中进行测试，也可用于暴露于病毒病原体的高危人群，”Tavazoie建议。“考虑到精氨酸价格低廉且易于获取，我们希望治疗性和预防性研究能尽快开展。”

密码子与翻译

氨基酸是蛋白质的“积木”，而氨基酸本身也有自己的“积木”——称为密码子。这些DNA三联体每个都携带合成一种氨基酸的“配方”。精氨酸的重要性体现在一个事实上：有六个不同的密码子编码精氨酸。

虽然氨基酸水平的波动已知可影响细胞代谢和信号传导，但这些变化是否能改变基因表达，此前了解甚少。

在本研究中，Wu探讨了饮食或疾病引起的精氨酸水平变化是否能改变多种疾病模型中的基因表达——这些模型包括结肠癌、流感和

新冠病毒

，所有这些疾病都被记录到存在多种氨基酸的异常水平。

“最显著的规律之一是，精氨酸在所有这些疾病中都是消耗最严重的氨基酸，”她说。

利用细胞培养，她追踪了哪些基因受精氨酸水平降低影响。她发现有414种蛋白质丰度异常降低，其中大多数由与精氨酸已知分子功能相关的基因编码。然而更令人惊讶的是，精氨酸缺乏阻碍了编码MHC-I（主要组织相容性复合体I类）蛋白的三个HLA基因的表达。MHC-I遍布全身细胞表面，负责将外来蛋白呈递给T细胞，T细胞随后发出信号调动其他免疫细胞进行防御。

由于MHC-I蛋白由大量精氨酸密码子编码，因此精氨酸缺乏在某种程度上阻碍其蛋白质生产是合理的，但具体问题出在哪里尚不清楚。通过进一步实验，Wu发现，在精氨酸匮乏的环境中，核糖体——制造蛋白质的分子机器——在试图翻译MHC-I时会“卡壳”，因缺少精氨酸而无法完成蛋白质合成。这反过来导致可向T细胞警报癌细胞或病毒蛋白存在的蛋白质大幅减少，从而使它们得以逃避免疫监视。

“这些发现令人兴奋，因为它们揭示了一种特定氨基酸的消耗可通过增加富含该氨基酸的蛋白的生产，来直接调节生物体内的基因表达，”Tavazoie说。“我们认为，通过饮食调控实现的这种选择性翻译调控，很可能还涉及许多其他蛋白质和氨基酸。”

饮食实验结果

利用小鼠模型，Wu测试了不同水平饮食精氨酸的影响。精氨酸低摄入的小鼠发展出更多结肠癌肿瘤，而精氨酸高摄入的小鼠结肠肿瘤更少。

随后，Wu与Charles Rice病毒学和传染病实验室研究助理教授Heinz-Heinrich Hoffman合作，在流感和新冠病毒小鼠模型中重复了这些饮食实验。模式保持一致，而且还揭示了一个意外的转折。

“不仅精氨酸丰富饮食的小鼠病毒症状更轻，而且在流感感染后再给小鼠补充精氨酸也能改善其预后，”Wu指出。“这非常出乎意料。从我们的遗传模型中，我们已经知道操控精氨酸水平对基因表达有显著影响，但我们没想到饮食操控也具有同等效力。”

“Qiushuang的发现揭示，不良饮食和

衰老

（这两种情况下精氨酸水平自然下降）可能为结肠癌的发生创造了‘完美风暴’条件。同样，年龄相关的精氨酸损失可能部分解释了老年人呼吸道病毒更高死亡率的原因，”Tavazoie说。“我们还在研究改变其他氨基酸的摄入是否在不同疾病背景下也有益。毫无疑问，更多发现还在后头。”

（

生物谷）

参考文献：

Qiushuang Wu et al,

Dietary arginine drives codon-dependent MHC class I translation and improves immunity in colon tumorigenesis and respiratory viral infection

, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.07.020.