轉錄組做得不過癮？帶你走進翻譯組的神奇世界

隨著高通量測序技術的發展，轉錄組測序已走入科研“尋常百姓家”，每個實驗室大概都有師兄師姐曾測過十個八個的轉錄組吧。

但是，看遍了千篇一律的差異基因聚類圖，是不是想換點新花樣？面對日益競爭的科研壓力，是否應該為課題研究找到新的方向和切入點？承啟生物給各位看官呈上一份翻譯組的盛宴，讓大家對翻譯調控這一“調控之王”有一定的瞭解。

如果您恰好從事的是與蛋白相關的研究，並且恰好存在以下幾點疑問及需求，就更應該嘗試翻譯組學測序。

1。想做差異蛋白質組學，但鑑定效果差或無參考基因組。

2。想看某基因造成的全域性性功能影響，指導後續實驗。

3。已知表型差異，想找出與之相關的基因/蛋白質。

4。RNA與蛋白質變化不一致，想找到原因。

下面小編將著重為你講解翻譯組，帶您走進翻譯組的神奇世界，開啟翻譯調控的大門。

1、翻譯組是什麼？

翻譯組包括廣義的翻譯組和狹義的翻譯組，廣義的翻譯組指的是直接參與翻譯過程的所有元件，包括核糖體、正在翻譯的mRNA、tRNA、調控性RNA（如miRNA，lncRNA等）、新生肽鏈（nascentpolypeptide chain ）、各種翻譯因子等；狹義的翻譯組特指正在翻譯的mRNA。

2、轉錄組與翻譯組的區別是什麼？

轉錄組測序，是對組織或細胞中所有的mRNA進行測序，無論有沒有在翻譯；可比較不同組織、細胞之間的轉錄組層面的表達量變化。

另外，轉錄組測序無法知曉以往認為不編碼蛋白質的 RNA 是否能被翻譯，亦即無法發現新蛋白。如果用轉錄組的資料去指導未知蛋白的發現，，會造成假陽性和假陰性。

mRNA是蛋白質合成的資訊藍圖，研究正在翻譯的mRNA就是翻譯組研究的首要任務。獲得正在翻譯的mRNA方法主要包括多聚核糖體分析技術（polysome profiling）、核糖體足跡譜技術（ribosome profiling）、核糖體親和純化技術（translating ribosome affinitypurification，TRAP）、和翻譯譜分析技術（translatomeprofiling）。

在此部分，我們主要對翻譯中mRNA（即RNC-mRNA）進行詳細闡述。

RNC-mRNA直接分離技術使用30%的單一濃度蔗糖溶液作為緩衝液，透過超速冷凍離心將核糖體組分與遊離mRNA以及其他細胞組份分離開來。由於所有的核糖體組分全部被壓在管底的沉澱中，棄去上清並保留沉澱抽提RNA，即可得到RNC-RNA。

利用高通量測序技術等對獲得的RNC-mRNA進行分析，即可得到特定翻譯狀態下所有正在翻譯的全長mRNA資訊，這種測序方法又被稱為RNC-seq，透過分析可得RNC-mRNA的丰度與型別。

3、為什麼要做翻譯組學研究，翻譯組能解決什麼問題？

2011年Schwanhausser等［1］人在《Nature》雜誌上發表文章，透過理論計算及實驗手段發現，翻譯調控對生命體的影響佔了54%比例，比其他階段（mRNA生成、mRNA降解和蛋白質降解）的調控影響總和還要大，是當之無愧的調控之王，是生命調控的絕對主要環節。

因此，從整體上研究翻譯調控是極其必要的。那麼翻譯組能幫助科研工作者解決什麼問題呢？

首先，在技術層面上：

（1）可間接鑑定蛋白質，比質譜精度高多了，且不受蛋白質理化性質的限制。而且序列覆蓋度超高，對各種變異的檢測效果大大高於質譜。

Zhong等［2］提出可以用翻譯組分析技術輔助蛋白質組鑑定，用以找到已知和未知編碼基因的翻譯證據。翻譯組測序不依賴原有基因的註釋即可給出細胞內蛋白質確定性的翻譯證據；不存在抗體“低染”不確定性的問題，因此可以很有效地檢測細胞/組織特異性表達蛋白，還可以在RNC-mRNA中發現一些以往被誤認為是非編碼RNA的基因。

例如在肺癌細胞中，應用RNC-seq發現了1397個RefSeq資料庫中被標註為非編碼RNA的基因，而該資料表明這些標註為非編碼的基因很有可能被翻譯為蛋白質，因此人類基因組可能需要進行系統性的重新註釋［3］。以上證據表明翻譯組測序方法不但可以作為蛋白質組學的重要補充，還可以獨立地作為發現新蛋白質的一種有效手段。

（2）提高蛋白質組搜庫的效果。

（3）為非模式生物的蛋白質組提供準確參考庫。

其次，在功能層面上：

（1）TR—— 功能 / 表型，取代差異蛋白質組技術。

透過平行測定同一組樣品的mRNA和RNC-mRNA，即可計算出每個基因的翻譯比率（Translation ratio， TR）值。在真核生物中，由於翻譯起始是蛋白質合成主要限速步驟，因此TR值可以近似代表翻譯起始效率。

Wang［4］等利用翻譯組測序技術對肺癌細胞和正常細胞進行分析，發現肺癌細胞中全域性性mRNA的翻譯起始效率（以TR表徵）普遍比正常細胞上調，其中TR上調幅度最大的123個基因幾乎完整體現了癌細胞的各種表型，精準程度遠勝SILAC定量蛋白質組，說明優先翻譯的基因決定著細胞的功能與表型。

（2）EVI（翻譯延伸速率）——摺疊質量。

在癌細胞翻譯延伸的整體調控方面，Lian等［5］測定了生理條件下每個基因的翻譯起始效率，發現癌細胞中促癌基因的翻譯速率顯著降低，而下調翻譯速率能有效保證這些基因蛋白的正確摺疊，從而使這些促癌基因正常行使功能。

與此同時，已知的抑癌基因在癌細胞中的翻譯速率被主動上調，使其難以正確摺疊成有功能的蛋白質，從而不能發揮抑癌作用。這一正一反的翻譯延伸調控，使得癌細胞主動、選擇性地維持了其惡性表型。

4、想做翻譯組，該如何送樣呢？

RNC-seq的技術難點在於RNC-mRNA複合體的分離，因為RNC-mRNA複合體極為脆弱，非常容易在處理過程中造成核糖體解離或mRNA斷裂，處理不當極易得不到全長RNC-mRNA，造成RNC-mRNA定量失準。且對環境潔淨度及操作精確度都要求極高。

但這些研究工作者統統不用擔心，承啟生物可完成一整套的RNC分離及mRNA提取。您只需要在採集樣本前，與承啟生物聯絡，公司將會給您提供RNC-mRNA測序樣本準備指南及專用樣本儲存液。實驗保障妥妥的，為您解除實驗操作後顧之憂。

如有送樣或者實驗相關的疑問，同時可與我們的技術人員溝通聯絡，我們將為您提供整體方案設計，為您的科研助力。

參考文獻

［1］ Schwanhausser， B。， Busse， D。， Li， N。， Dittmar， G。， et al。，Corrigendum： Global quantification of mammalian gene expression control。 Nature2013， 495， 126-127。

［2］Yang XY， He K， Du G， et al。 Integrated Translatomics with Proteomics toIdentify Novel Iron-Transporting Proteins in Streptococcus pneumoniae。 Front Microbiol， 2016， 7： 78。

［3］ Zhong J， Cui Y， Guo J， et al。 Resolving chromosome-centric human proteomewith translating mRNA analysis： a strategic demonstration。 J Proteome Res，2014， 13（1）：50-59。

［4］Wang T， Cui Y， Jin J， et al。 Translating mRNAs strongly correlate to proteinsin a multivariate manner and their translation ratios are phenotype specific。Nucleic Acids Res， 2013， 41（9）： 4743-4754。

［5］Lian X， Guo J， Gu W， et al。 Genome-Wide and Experimental Resolution of RelativeTranslation Elongation Speed at Individual Gene Level in Human Cells。 PLoS Genet，2016， 12（2）： e1005901。