在“【技术应用】解密翻译过程:Ribo-seq技术的革命性发现”中,编辑分享了Ribo-seq技术的独特优势与核心发现。那么,该技术是如何应用于基础研究的,它又如何将多组学数据巧妙串联,成为解码生命奥秘的关键纽带呢?今天,尊龙凯时将带您解锁基因表达的新视角。
转录组与Ribo-seq的比较
转录组数据反映mRNA的丰度,而Ribo-seq数据则反映翻译效率。通过对这两者的比较,我们可以定量分析不同基因的翻译效率,揭示基因表达调控机制在翻译水平上的复杂性。例如,一些基因可能拥有较高的mRNA丰度,但翻译效率较低,这可能是由于翻译抑制因子的调控。
研究案例
2025年3月4日,东京大学医学研究所的Toshifumi Inada团队在《Nature Communications》(IF=147)上发表的研究揭示,在酵母中,Grr1在未折叠蛋白反应(UPR)过程中,介导Ubp3的降解以维持eS7A的单泛素化水平,从而促进HAC1i mRNA的翻译。此外,Grr1还独立于Ubp3和eS7A的泛素化,促进HAC1u mRNA的剪接。这一发现全面揭示了Grr1在UPR中的关键作用,特别是在HAC1 mRNA剪接和翻译过程中的调控机制(Sato et al, 2025)。
非编码RNA的潜力
在基因表达的复杂调控网络中,非编码RNA(ncRNA)长期以来被视为“暗物质”,其功能机制仍未完全揭开。随着Ribo-seq技术的迅速发展,科学家们可以从全新角度挖掘ncRNA的潜在功能。Ribo-seq可精准捕捉核糖体在RNA上的位置,并与ncRNA结合分析,从而发现某些ncRNA可能并非完全“非编码”,而是参与翻译过程,生成功能性小肽或调控蛋白质合成。这为深入揭示小肽的分子机制和功能特性提供了重要切入点。
表观遗传与翻译效率
表观组数据反映基因表达的调控信息,比如DNA甲基化和组蛋白修饰。结合Ribo-seq数据,研究人员可以探讨表观遗传修饰对翻译效率的影响,从而揭示表观遗传调控在翻译中的作用。在RNA甲基化的研究中,结合Ribo-seq与RNA甲基化的分析成为新兴的研究热点,特别是m6A修饰对翻译调控的影响。通过对甲基化和非甲基化RNA的Ribo-seq数据进行比较,我们可以明确哪些RNA的翻译效率受到甲基化的影响,从而揭示其在特定生物学过程中的作用。
结合蛋白质组学的应用
蛋白质组数据反映蛋白质的最终表达水平,而Ribo-seq数据则揭示翻译的动态过程。整合两者,可以深入研究翻译后修饰对蛋白质翻译效率的影响,进一步揭示其调控机制。某些蛋白质可能在翻译水平上表现出较高的效率,但最终表达水平较低,这可能与蛋白质的降解或修饰有关。
实际研究范例
在研究环境变化对大脑的影响时,南京师范大学的研究团队综合了转录组、翻译组与蛋白质组数据,以系统探讨黄颡鱼大脑在缺氧条件下的调控机制。研究发现,缺氧条件下,黄颡鱼大脑中有2750个基因在翻译水平上显著变化。通过转录与翻译的比较,研究小组发现HIF-1信号通路、自噬及糖酵解/糖异生过程在缺氧暴露后显著上调,这为进一步的生物医学研究提供了数据支持(Zhao et al, 2024)。
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