polysome profiling——解析翻譯調控機制的金標準

蛋白質是生物體內各項生命活動的主要執行者，蛋白質的合成、修飾、折疊和組裝受到精密調控。根據中心法則，遺傳信息從DNA經由mRNA傳遞到蛋白質。這個過程主要受到四個水平的精密調控：轉錄調控、轉錄后調控、翻譯調控和翻譯后調控。翻譯調控的幅度和強度超過了轉錄、mRNA降解和蛋白質降解的總和。因此，在翻譯組水平研究RNA的翻譯事件至關重要。翻譯組研究能夠直接捕捉正在被核糖體翻譯的mRNA,揭示基因表達在翻譯層面的動態變化，包括翻譯起始、延伸速率及潛在的非經典翻譯事件。
此外，越來越多的證據表明，長非編碼RNA(IncRNA)、環狀RNA(circRNA)等非編碼RNA也可能存在翻譯活性，產生功能性微蛋白，這進一步凸顯了翻譯組學研究的重要性。結合轉錄組、蛋白組及表觀轉錄組(如mA修飾)數據，翻譯組分析有助于構建更完整的基因表達圖譜。因此，開展翻譯組研究不僅是對傳統中心法則的深化，更是解析復雜生命活動不可或缺的一環。
翻譯組學的研究技術有多聚核糖體圖譜分析(Polysome profiling)、核糖體新生鏈復合物測序(RNC-seq)、翻譯核糖體親和純化測序(TRAP-seq)和核糖體印跡測序(Ribosome profiling,又稱為Ribo-seq)。Polysome profiling利用核糖體沉降系數較大的特性分離多聚核糖體，是經典的翻譯組檢測技術，是評估翻譯效率的“金標準”。
Polysome profiling是基于蔗糖密度梯度離心，將細胞質RNA分離成多個組分：游離RNA,結合核糖體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可同時結合多個核糖體，結合核糖體組分的RNA與胞質總RNA的比例可以直接反映翻譯水平。后續可以分別收集40 S、60S、80 S和多聚核糖體，用于RNA或蛋白質分析，也可以通過酶消化檢測disome。
 

 

技術優勢
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，計算翻譯效率(TE)。

 

2.解析翻譯調控機制
Polysome profiling可作為Disome/Trisome-seq等技術的預檢測環節。在酶切后進行Polysome profiling分析，通過發現disome或trisome的變化來檢測核糖體碰撞(collision)與翻譯停滯(stalling)現象。

 

3.捕捉翻譯活性動態變化
Polysome profiling體現RNA在各組分中的分布變化，可捕捉藥物處理、應激、病理等條件下的翻譯活性的動態變化。
 
 

 

 
4.多維整合驗證
Polysome profiling下游產物可進行多種檢測：高通量測序分析全局翻譯狀態；RT-qPCR驗證不同條件下特定基因的翻譯狀態；WB/質譜驗證翻譯活性，還可分析翻譯調控因子的功能。

 

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