結構生物化學/無義介導的 mRNA 衰減
NMD 是“無義介導的 mRNA 衰減”的簡稱。NMD 是一種 mRNA 監控機制，其功能是檢測無義突變並阻止還原或錯誤蛋白質的表達。在 RNA 翻譯過程中，mRNA 可以產生攜帶顯性負作用的縮短蛋白質。轉錄後，mRNA 首先進行核糖核蛋白組分的聚合，然後進行 pre-mRNA 的調控。由於真核細胞中的平均內含子大小相對較大，異常 mRNA 剪接的可能性會大大增加。這導致產生無義/終止密碼子，如 UAA、UAG 和 UGA 的增加。然後，NMD 由外顯子連線複合體 (EJC) 觸發，也稱為“EJC”，它們在 pre-mRA 加工過程中儲存。EJC 的存在可以在翻譯替換之前進一步促進核糖體募集。由於核糖體從轉錄物中減少而沒有到達它，所以存在於無義密碼子下游的 EJC 沒有執行。剩下的 EJC 標誌著 mRNA 從細胞核轉移到細胞質（RNA 降解中心）後 UPF1 的募集。總的來說，NMD 被認為既是降解截短 mRNA 的過程，也是調節正常轉錄物表達的方法。
NMD 的必需蛋白是：UPF1、UPF2 和 UPF3，以及核心 NMD 機器。對於 UPF1，包括 SMG-1、SMG-5、SMG-6 和 SMG-7 的蛋白可以干預磷酸化和去磷酸化的兩個迴圈。
UPF 和 SMG 蛋白是 NMD 機制中的核心機器。
以下是部分蛋白及其功能：
- UPF1：主要位於細胞質網，部分位於細胞核。其功能是促進翻譯；組蛋白 mRNA 衰減；ATP 酶；解旋酶；SMG-1 的磷酸化蛋白底物，並由 eRFs 要求終止密碼子；經歷磷酸化和去磷酸化的迴圈。
- UPF2：位於細胞質，但具有核定位訊號。其功能是促進翻譯；EJC 銜接蛋白，與 UPF1 和 UPF3 結合；體外結合 RNA。
- UPF3：主要位於細胞核，部分位於細胞質。其功能是促進翻譯；具有短同工型和長同工型的 EJC 蛋白，它們與 UPF1 形成不同的細胞質蛋白複合體，從而差異分佈。
- SMG-1：位於細胞質。其功能是磷酸肌醇 3-激酶相關激酶家族成員；磷酸化 UPF1。
- SMG-5：主要位於細胞質，部分位於細胞核。其功能是與 PP2A 相互作用並促進 UPF1 去磷酸化。
- SMG-6：主要位於細胞質，部分位於細胞核。其功能是與 PP2A 相互作用並促進 UPF1 去磷酸化。
- SMG-7：主要位於細胞質，部分位於細胞核。其功能是與 PP2A 相互作用並促進 UPF1 去磷酸化；過度表達時，它將 UPF1 募集到 P 體。
外顯子連線複合體 (EJC) 包含四個主要蛋白：eIF4AIII、MAGOH、MLN51 和 Y14。所有四個蛋白都形成 NMD 機制中的核心功能，例如交聯、共免疫沉澱、突變分析和 RNase H 足跡技術。EJC 的目的是作為車站，連線瞬態 EJC 成分，因此在 mRNA 從細胞核到細胞質的旅程中與 mRNA 更多地瞬時結合。
先驅輪翻譯期間的 NMD 可以產生大量具有有害活性的截短蛋白。為了進行這個過程，mRNA 在早期翻譯過程中被掃描尋找 PTC 並被降解。這種方法進一步表明，mRNA 在細胞核中或進入細胞質後與細胞核結合時被掃描。
在先驅輪翻譯期間，當 UPF1 與 UPF2（與 UPF3 結合）相互作用時，NMD 會發生。EJC 核心與 UPF2 和 UPF3 相連，在 mRNA 剪接過程中被募集到外顯子-外顯子連線處。在異常轉錄物中，至少有一個 EJC 沉積在提前終止密碼子的下游。然後它可以與 CBC 募集的 UPF1 以及真核釋放因子 eRF1 和 eRF3 相互作用。在進行先驅輪翻譯時，當 UPF1 與 UPF2 之間的相互作用透過 CBC 加強。在最後一步，mRNA 最終衰減。與含有 PTC 的 mRNA 相比，正常的 mRNA 轉錄物阻止 NMD，因為 EJC 終止密碼子的存在以及在募集 UPF1 之前進一步被核糖體取代。此步驟之後，正常轉錄物在 5' 和 3' 末端交換它們各自的蛋白，並繼續不斷擴大翻譯。
第二個訊號，例如 EJC，是將終止密碼子定義為過早的並將因此觸發另一個 NMD 所必需的。在機制之前，mRNA 首先被 NMD 降解。然後 mRNA 進行先驅輪翻譯，這導致真核釋放因子 eRF1 和 eRF3 識別終止密碼子。UPF1 募集蛋白激酶 SMG-1，它與 eRFs 共同形成一個稱為 SURF 的瞬態複合體，在第三步進行。對於下一步，SURF 複合體與 EJC 相互作用，作為 SMG-1 磷酸化 UPF1 的要求。這種相互作用進一步觸發 mRNA 的降解，最終減少釋放因子以及 40S 和 60S 核糖體亞基。
在 UPF1 被 SMG-1 在上一步中磷酸化後，它進一步募集去磷酸化。NMD 中的後期分子活性降解 mRNA。UPF1 的磷酸化募集 SMG-5/SMG-7 異二聚體和磷酸酶 PP2A，這在第一步和第二步中表明。然後 P 體募集觸發 PP2A 去磷酸化 UPF1。去磷酸化的 UPF1 然後從 mRNP 釋放 PP2A 和 SMG-5/SMG-7，以及脫帽，mRNA 主體透過 5' 到 3' 外切核酸酶迅速衰減。
最近的研究表明，哺乳動物 NMD 除線性途徑外還有其他用途。所有關於 NMD 的發現都涉及對 EJC 和其他獨立 EJC 的研究。