翻译组测序 提升文章档次的利器!

2018/09/18
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Ribosome profiling sequencing(简称Ribo-seq),又称为核糖体印记测序或翻译组测序,是一种可以精确定量样本中所有可翻译分子(包括经典的mRNA和其他潜在可以翻译RNA分子)瞬间翻译量的技术。

                                                                            
技术介绍

Ribosome profiling sequencing(简称Ribo-seq),又称为核糖体印记测序或翻译组测序,是一种可以精确定量样本中所有可翻译分子(包括经典的mRNA和其他潜在可以翻译RNA分子)瞬间翻译量的技术。

技术原理

 
图1 Ribo-seq 与RNA-seq的比较

相比传统的转录组测序(RNA-seq),Ribo-seq的关键特点是:只针对与核糖体结合,长度约为30nt,正在被翻译的RNA片段(又称为Ribosome footprints,简称RFs)进行富集、测序和定量。由于RFs直接代表正在被翻译的序列,因此对RFs进行测序,可以精确告诉我们细胞中蛋白翻译的丰富信息(包括翻译区域、翻译丰度、翻译速率等)。

产品应用与优势

Ribo-seq已经被广泛应用于胁迫应答调控[1]、发育衰老[2]、肿瘤发生发展[3]等不同领域,其应用优势包括:
1高敏感度、高精度进行翻译定量翻译组与蛋白质组定量结果高度相关,克服了转录组可能与实际蛋白丰度有巨大差异的不足;相比蛋白质组,翻译组对低丰度基因的检测敏感度更高,且定量更准确;
2新可翻译分子的挖掘翻译组技术可以高效挖掘基因组中非经典的可被翻译的RNA分子。这些分子包括lncRNA、circRNA、uORF、mRNA的移码阅读框等。对这些分子开展研究,是高分文章利器。
3翻译机制研究 翻译组可以与其他组学结合(包括转录组、蛋白质组、小RNA测序、Rip/CLip-seq),开展各类分子的翻译调控机制研究。

 
图2 mRNA的可变翻译区以及非编码RNA的可翻译区示意图

应用案例

案例1:热胁迫条件下热休克蛋白HSP70调控基因翻译的机制解析[1]

 
图3 急性严重热胁迫组(HS2S)在前65个密码子位置出现翻译停滞

通过翻译组测序发现小鼠和人细胞在急性严重热胁迫条件下(图中红线),基因翻译在前65个密码子的位置会出现翻译停滞。结合前人报道的信息和其他实验技术,发现并确定翻译停滞与热休克蛋白HSP70在热胁迫条件下与核糖体脱离有关,从而影响了某些基因的翻译。该文章从深层次解析了HSP70调控热胁迫应答的机制。

案例2:来源lncRNA的小肽toddler调控原肠胚发育[2]

 
图4 利用多个发育阶段的翻译组数据挖掘来源lncRNA的多肽

通过翻译组测序挖掘了斑马鱼基因组lncRNA区中的399个新多肽分子,其中包括28条信号肽。对其中一个信号肽Toddler进行功能机制研究,发现其可以与Apelin受体结合,从而调控囊胚早期和原肠胚期的细胞转动,从而调控胚胎早期发育。

案例3:5’UTR区翻译驱动肿瘤发生[3]

 
图5 翻译组发现癌基因翻译效率异常上升

通过翻译组测序,发现(模型小鼠)肿瘤细胞中癌基因翻译效率异常提高现象,且此类癌基因的5‘UTR区也出现异常的翻译信号。通过进一步的机制解析,发现癌细胞启用了与正常细胞不同的翻译途径(eIF2A取代了经典的eIF2复合物),从而特异性地提高癌基因翻译,促进肿瘤发生。