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翻譯組測序 提升文章檔次的利器!

2018/09/18
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Ribosome profiling sequencing(簡稱Ribo-seq),又稱為核糖體印記測序或翻譯組測序,是一種可以精確定量樣本中所有可翻譯分子(包括經典的mRNA和其他潛在可以翻譯RNA分子)瞬間翻譯量的技術。

                                                                            
技術介紹

Ribosome profiling sequencing(簡稱Ribo-seq),又稱為核糖體印記測序或翻譯組測序,是一種可以精確定量樣本中所有可翻譯分子(包括經典的mRNA和其他潛在可以翻譯RNA分子)瞬間翻譯量的技術。

技術原理

 
圖1 Ribo-seq 與RNA-seq的比較

相比傳統的轉錄組測序(RNA-seq),Ribo-seq的關鍵特點是:只針對與核糖體結合,長度約為30nt,正在被翻譯的RNA片段(又稱為Ribosome footprints,簡稱RFs)進行富集、測序和定量。由于RFs直接代表正在被翻譯的序列,因此對RFs進行測序,可以精確告訴我們細胞中蛋白翻譯的豐富信息(包括翻譯區域、翻譯豐度、翻譯速率等)。

產品應用與優勢

Ribo-seq已經被廣泛應用于脅迫應答調控[1]、發育衰老[2]、腫瘤發生發展[3]等不同領域,其應用優勢包括:
1高敏感度、高精度進行翻譯定量翻譯組與蛋白質組定量結果高度相關,克服了轉錄組可能與實際蛋白豐度有巨大差異的不足;相比蛋白質組,翻譯組對低豐度基因的檢測敏感度更高,且定量更準確;
2新可翻譯分子的挖掘翻譯組技術可以高效挖掘基因組中非經典的可被翻譯的RNA分子。這些分子包括lncRNA、circRNA、uORF、mRNA的移碼閱讀框等。對這些分子開展研究,是高分文章利器。
3翻譯機制研究 翻譯組可以與其他組學結合(包括轉錄組、蛋白質組、小RNA測序、Rip/CLip-seq),開展各類分子的翻譯調控機制研究。

 
圖2 mRNA的可變翻譯區以及非編碼RNA的可翻譯區示意圖

應用案例

案例1:熱脅迫條件下熱休克蛋白HSP70調控基因翻譯的機制解析[1]

 
圖3 急性嚴重熱脅迫組(HS2S)在前65個密碼子位置出現翻譯停滯

通過翻譯組測序發現小鼠和人細胞在急性嚴重熱脅迫條件下(圖中紅線),基因翻譯在前65個密碼子的位置會出現翻譯停滯。結合前人報道的信息和其他實驗技術,發現并確定翻譯停滯與熱休克蛋白HSP70在熱脅迫條件下與核糖體脫離有關,從而影響了某些基因的翻譯。該文章從深層次解析了HSP70調控熱脅迫應答的機制。

案例2:來源lncRNA的小肽toddler調控原腸胚發育[2]

 
圖4 利用多個發育階段的翻譯組數據挖掘來源lncRNA的多肽

通過翻譯組測序挖掘了斑馬魚基因組lncRNA區中的399個新多肽分子,其中包括28條信號肽。對其中一個信號肽Toddler進行功能機制研究,發現其可以與Apelin受體結合,從而調控囊胚早期和原腸胚期的細胞轉動,從而調控胚胎早期發育。

案例3:5’UTR區翻譯驅動腫瘤發生[3]

 
圖5 翻譯組發現癌基因翻譯效率異常上升

通過翻譯組測序,發現(模型小鼠)腫瘤細胞中癌基因翻譯效率異常提高現象,且此類癌基因的5‘UTR區也出現異常的翻譯信號。通過進一步的機制解析,發現癌細胞啟用了與正常細胞不同的翻譯途徑(eIF2A取代了經典的eIF2復合物),從而特異性地提高癌基因翻譯,促進腫瘤發生。
 

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