翻译是一种将遗传信息从信使RNA(mRNA)表达为蛋白质的过程，对于维持细胞蛋白质稳态至关重要。为了合成功能性蛋白质并避免有毒的翻译产物，小核糖体亚基对正确起始密码子(AUG)的识别至关重要。

核糖体在双向扫描中搜索AUG密码子挑战第一个AUG规则

在1980年代，MarilynKozak提出了著名的“first-AUG规则”，该规则断言最上游(即5')的AUG三联体优先用作初级起始密码子;在带注释的AUG三联体(aAUG)的上游插入额外的AUG三联体(uAUG)可以显着减少aAUG处的翻译启动。

基于这些观察，“严格单向扫描模型”被提出并普遍引入分子生物学教科书中。该模型断言，在真核翻译起始期间，核糖体小亚基仅在5'–3'方向扫描;如果出现“leakyscanning”，则从后续的AUG开始翻译，以此类推。

中国科学院遗传与发育生物学研究所(IGDB)钱文峰教授课题组对first-AUG规则和严格的单向扫描模型提出了挑战。他们的数据显示，小核糖体亚基使用小幅度(几个到十几个碱基)5'–3'和3'–5'振荡以及净5'–3'移动来搜索AUG密码子，因此，竞争存在于紧密间隔的AUG之间用于翻译启动。

研究人员最初观察到，不仅是uAUG，而且近端的框架外下游AUG(dAUG)都可以抑制aAUG的翻译起始。

为了系统地研究dAUGs的作用，他们构建了一个包含13,437个酵母变体的双ATG报告基因库，每个变体在报告基因aATG的30-nt下游区域内的随机位置创建了一个ATG三联体，绿色荧光蛋白(GFP)。然后，他们使用高通量方法获得了每个变体的相应GFP水平。

结果表明，框架外的dAUG可以抑制aAUG处的翻译起始，但随着aAUG和dAUG之间距离的增加强度逐渐减弱，超过~17nt时检测不到。这些观察结果表明，核糖体经常在3'–5'方向扫描，因为可能在aAUG处启动翻译的核糖体似乎被dAUG保留。

与双向扫描模型的预测一致，研究人员还观察到uAUG的抑制作用具有位置依赖性：GFP强度随着uAUG-aAUG距离的减小而增加。

研究人员在高通量实验中获得的海量GFP强度数据的基础上，进一步使用改进的随机游走模型模拟扫描过程，并使用马尔可夫链蒙特卡罗算法估计扫描模型的运动参数。

结果表明，每个三联体平均被核糖体扫描大约十次，导致AUG三联体的净泄漏率为8%，尽管AUG三联体每次扫描的平均泄漏率为77%。

近端框架外dATG的存在可能导致功能蛋白翻译效率降低和潜在细胞毒性肽的合成增加，这种影响应该反过来影响aATG下游序列的进化。

研究人员随后观察到，在酵母和人类基因组中，离框dATG的数量随着与aATG的距离的增加而逐渐增加，这意味着双向扫描过程是驱动真核基因组进化的一般机制。