新品上市 | Polysome-seq翻译组测序，评估翻译效率的“黄金标准”

项目简介

翻译组是蛋白组的最佳体现者，是连接转录组和蛋白组的桥梁。Polysome profling是最经典的翻译组检测技术[1]，该技术利用核糖体沉降系数较大的特性分离多聚核糖体，是评估翻译效率的“黄金标准”。表观生物推出Polysome-seq技术服务，采用Biocamp全自动密度梯度制备与分析仪器，通过蔗糖密度梯度分离多聚核糖体，并绘制多聚核糖体峰图，结合高通量测序鉴定翻译效率差异的基因，助力从mRNA到蛋白质之间翻译水平调控机制研究。

表1. 多种翻译组技术对比

应用与优势

技术应用（联合longRNA-seq）

1. 确定蛋白翻译效率 2. 研究翻译调控和基因表达情况，如目标mRNA降解、翻译抑制 3. 探究表观修饰的调控机制 4. 鉴定新生肽的共翻译降解 5. 研究翻译事件，如核糖体合成、组装、翻译相关因子

技术优势

1. 蔗糖密度梯度离心分离多聚核糖体，翻译效率“黄金标准” 2. 直观地反映细胞和组织内翻译的状态 3. 可以鉴定同一mRNA上核糖体数量 4. 可以检测非编码区、翻译调控信息 5. 适用于多种类型的样本

技术流程

送样要求

细胞，≥ 1×107 个细胞 / 样本

样本类型

≥ 100mg/ 样本

组织

仅限人、大小鼠，更低样本量及其他物种请咨询评估

样品物种：

分析内容

Polysome profiling

1. 原始数据过滤与测序质量评估 2. rRNA、tRNA 去除，reads 长度过滤 3. 参考基因组比对、参考转录组比对 4. 多聚核糖体峰图绘制 5. 全局翻译活性差异分析（Polysomes/Monosomes） 6. 差异翻译基因分析 7. 差异翻译基因热图（仅限有生物学重复） 8. 差异翻译基因GO、KEGG分析 9. 基因翻译效率计算（需要用 mRNA-seq 或 longRNA-seq） 10. 差异翻译效率分析 11. 差异翻译效率基因GO、KEGG分析

对照 RNA-seq 或 longRNA-seq 分析

1. 测序原始reads去接头，质量控制 2. 参考基因组比对 3. 基因表达定量分析 4. 基因注释 5. 差异表达分析 6. 差异基因热图绘制（仅限有生物学重复） 8. 差异基因GO、KEGG分析

图1. 多聚核糖体峰图[2]

表观生物实测数据

图2. 全局翻译活性分析[2]

图2. 韦恩图对比总RNA和多聚核糖体丰度[3]

图3. 火山图分析差异翻译基因[3]

图4. 四象限图分析差异翻译基因。RS表示总RNA，PS表示多聚核糖体[4]

图5. 差异翻译基因GO分析[4]

图6. 多聚核糖体峰图

案例分析

Nat Cell Biol：METTL16促进翻译和肿瘤发生且不依赖于m6A修饰[5]

此研究首次发现了METTL16的非m6A依赖作用，通过与eIF3a/b和rRNA的直接相互作用促进翻译的启动，证实了METTL16在肝癌中的促癌作用。

图7. 多聚核糖体峰图显示敲降METTL16后，80S核糖体减少

图8. Polysome profiling结果显示QK17过表达或删除对翻译效率无显著影响

Cell：QKI将m7G修饰转录本转运至应激颗粒并调节mRNA代谢[6]

此研究筛选并鉴定出mRNA内部m7G修饰的首个识别蛋白QKI (Quaking)，而且报道了在应激状态下QKI对细胞应激颗粒内具有m7G修饰mRNA的动态调控作用。研究者通过高通量测序综合分析了应激状态下m7G meRIP-seq、QKI7 RIP-seq以及SG RNA-seq的数据，结果显示Quaking蛋白(QKIs)优先识别内部mRNA m7G修饰。接下来研究者开展了mRNA稳定性检测和Polysome profiling，结果表明在应激状态下QKI可以调控Hippo信号通路关键基因等靶基因的稳定性和翻译效率。

Nat Commun：tRNA m7G修饰通过RPTOR/ULK1/自噬轴促进食管鳞癌发展

图9. Polysome-seq分析示意图

此研究证实了METTL1和WDR4在食管鳞癌（ESCC）中显著上调，并与ESCC预后不良相关。从机制上，研究者证明了tRNA m7G修饰通过调控m7G相关密码子富集mRNA的翻译，包括mTOR和自噬通路基因的负调控因子，为ESCC治疗靶向药物的开发提供线索。对METTL1敲降细胞以及对照细胞采用Polysome-seq计算了mRNA上的m7G tRNA所对应的密码子的数量。结果显示，mRNA上越多，翻译效率（TE）降低的mRNA具有明显更多的由m7G tRNA所对应的密码子。

Nat Commun：tRNA m7G修饰通过RPTOR/ULK1/自噬轴促进食管鳞癌发展

图10. 多聚核糖体峰图

图11. 差异翻译效率基因GO分析

参考文献

[1] Kudla M, Karginov FV. 2016. Measuring mRNA Translation by Polysome Profiling. Methods Mol Biol 1421: 127-135. [2] Wang T, Chang Y, Zhao K, et al. Maize RNA 3'-terminal phosphate cyclase-like protein promotes 18S pre-rRNA cleavage and is important for kernel development. Plant Cell. 2022 Apr 26;34(5):1957-1979. [3] Herrlinger S, Shao Q, Yang M, et al. Lin28-mediated temporal promotion of protein synthesis is crucial for neural progenitor cell maintenance and brain development in mice. Development. 2019 May 28;146(10):dev173765. [4] Wang Z, Sun J, Zu , et al. Pseudouridylation of chloroplast ribosomal RNA contributes to low temperature acclimation in rice. New Phytol 2022 Dec;236(5). [5] Su R, Dong L, Li Y, et al. METTL16 exerts an m6A-independent function to facilitate translation and tumorigenesis. Nat Cell Biol. 2022 Feb;24(2):205-216. [6] Zhao Z, Qing Y, Dong L, et al. QKI shuttles internal m7G-modified transcripts into stress granules and modulates mRNA metabolism. Cell. 2023 Jul 20;186(15):3208-3226.e27. [7] Han H, Yang C, Ma J, et al. N7-methylguanosine tRNA modification promotes esophageal squamous cell carcinoma tumorigenesis via the RPTOR/ULK1/autophagy axis. Nat Commun. 2022 Mar 18;13(1):1478.