polysome profiling——解析翻譯調(diào)控機(jī)制的金標(biāo)準(zhǔn)

蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)各項(xiàng)生命活動(dòng)的主要執(zhí)行者，蛋白質(zhì)的合成、修飾、折疊和組裝受到精密調(diào)控。根據(jù)中心法則，遺傳信息從DNA經(jīng)由mRNA傳遞到蛋白質(zhì)。這個(gè)過程主要受到四個(gè)水平的精密調(diào)控：轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯調(diào)控和翻譯后調(diào)控。翻譯調(diào)控的幅度和強(qiáng)度超過了轉(zhuǎn)錄、mRNA降解和蛋白質(zhì)降解的總和。因此，在翻譯組水平研究RNA的翻譯事件至關(guān)重要。翻譯組研究能夠直接捕捉正在被核糖體翻譯的mRNA,揭示基因表達(dá)在翻譯層面的動(dòng)態(tài)變化，包括翻譯起始、延伸速率及潛在的非經(jīng)典翻譯事件。
此外，越來越多的證據(jù)表明，長(zhǎng)非編碼RNA(IncRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)等非編碼RNA也可能存在翻譯活性，產(chǎn)生功能性微蛋白，這進(jìn)一步凸顯了翻譯組學(xué)研究的重要性。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組、蛋白組及表觀轉(zhuǎn)錄組(如mA修飾)數(shù)據(jù)，翻譯組分析有助于構(gòu)建更完整的基因表達(dá)圖譜。因此，開展翻譯組研究不僅是對(duì)傳統(tǒng)中心法則的深化，更是解析復(fù)雜生命活動(dòng)不可或缺的一環(huán)。
翻譯組學(xué)的研究技術(shù)有多聚核糖體圖譜分析(Polysome profiling)、核糖體新生鏈復(fù)合物測(cè)序(RNC-seq)、翻譯核糖體親和純化測(cè)序(TRAP-seq)和核糖體印跡測(cè)序(Ribosome profiling,又稱為Ribo-seq)。Polysome profiling利用核糖體沉降系數(shù)較大的特性分離多聚核糖體，是經(jīng)典的翻譯組檢測(cè)技術(shù)，是評(píng)估翻譯效率的“金標(biāo)準(zhǔn)”。
Polysome profiling是基于蔗糖密度梯度離心，將細(xì)胞質(zhì)RNA分離成多個(gè)組分：游離RNA,結(jié)合核糖體40 S或60 S亞基、單核糖體(80S)或多聚核糖體等。一條正在翻譯的mRNA可同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體，結(jié)合核糖體組分的RNA與胞質(zhì)總RNA的比例可以直接反映翻譯水平。后續(xù)可以分別收集40 S、60S、80 S和多聚核糖體，用于RNA或蛋白質(zhì)分析，也可以通過酶消化檢測(cè)disome。
 

 

技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1.量化翻譯效率
Polysome profiling可精確分離核糖體亞基、單核糖體及多核糖體組分

 

Polysome profiling分離組分可用于分析樣品整體翻譯活性，計(jì)算翻譯效率(TE)。

 

2.解析翻譯調(diào)控機(jī)制
Polysome profiling可作為Disome/Trisome-seq等技術(shù)的預(yù)檢測(cè)環(huán)節(jié)。在酶切后進(jìn)行Polysome profiling分析，通過發(fā)現(xiàn)disome或trisome的變化來檢測(cè)核糖體碰撞(collision)與翻譯停滯(stalling)現(xiàn)象。

 

3.捕捉翻譯活性動(dòng)態(tài)變化
Polysome profiling體現(xiàn)RNA在各組分中的分布變化，可捕捉藥物處理、應(yīng)激、病理等條件下的翻譯活性的動(dòng)態(tài)變化。
 
 

 

 
4.多維整合驗(yàn)證
Polysome profiling下游產(chǎn)物可進(jìn)行多種檢測(cè)：高通量測(cè)序分析全局翻譯狀態(tài)；RT-qPCR驗(yàn)證不同條件下特定基因的翻譯狀態(tài)；WB/質(zhì)譜驗(yàn)證翻譯活性，還可分析翻譯調(diào)控因子的功能。

 

 
5.新穎翻譯事件挖掘
Polysome proiling可以挖掘潛在可翻譯的ncRNA