2020-03-19
通過小(xiao)派(pai)前兩次對(dui)于翻(fan)譯組(zu)的介紹，想(xiang)必(bi)(bi)大家已經(jing)深刻(ke)了解(jie)了翻(fan)譯組(zu)研(yan)究的必(bi)(bi)要性及(ji)其研(yan)究技術（請大家及(ji)時復(fu)習哦(e)~和（點(dian)擊查看））。簡而言之，就是(shi)使用Ribosome profiling (Ribo-seq)技術(shu)了解翻(fan)譯水平的基因表(biao)達(da)豐度，簡稱(cheng)翻(fan)譯豐度。但是(shi)，除了這個，翻(fan)譯組你還能給大(da)家(jia)帶來點(dian)什么(me)新(xin)鮮事(shi)嗎(ma)？
小(xiao)派今天帶領大(da)家深入了(le)解利用翻譯組Ribo-seq技術揭示uORF在發育過(guo)程中的調控作用。怎么樣(yang)，這個知識點聽過(guo)沒，想不想學，上硬菜咯~
發表期刊：PLOS Biology
影響因子：8.386
文獻題目：Genome-wide maps of ribosomal occupancy provide insights into adaptive evolution and regulatory roles of uORFs during Drosophila development
真(zhen)核細(xi)胞的(de)mRNA由5’非翻(fan)譯(yi)(yi)區（5’UTR）、編碼蛋(dan)白的(de)開放(fang)閱讀(du)框區（ORF）及3’非翻(fan)譯(yi)(yi)區（3’UTR）構成。研究發(fa)(fa)現，5’UTR存(cun)在(zai)一些具有(you)翻(fan)譯(yi)(yi)能(neng)力的(de)開放(fang)閱讀(du)框，被稱為(wei)(wei)上游開放(fang)閱讀(du)框（uORF）。與之對(dui)應，5’UTR之后的(de)生物(wu)信息學分析表明，uORF在(zai)動植物(wu)中(zhong)廣泛存(cun)在(zai)，人(ren)、小鼠、擬(ni)南(nan)芥(jie)、水稻、玉(yu)米中(zhong)超過30%的(de)mRNA含有(you)預測的(de)uORF。開放(fang)閱讀(du)框被稱為(wei)(wei)主(zhu)開放(fang)閱讀(du)框（pORF）。uORF通常(chang)能(neng)抑制下(xia)游pORF的(de)翻(fan)譯(yi)(yi)。不少人(ren)類疾病都與DNA突(tu)(tu)變引入新(xin)的(de)uORF或者(zhe)破壞已有(you)的(de)uORF有(you)關。盡管大多(duo)數引入新(xin)uORF的(de)突(tu)(tu)變都是(shi)有(you)害(hai)的(de)而(er)且(qie)會(hui)在(zai)自然(ran)選擇(ze)作(zuo)用下(xia)從基(ji)因(yin)組(zu)中(zhong)清(qing)(qing)除掉，我(wo)(wo)們仍不清(qing)(qing)楚基(ji)因(yin)組(zu)中(zhong)為(wei)(wei)什么還(huan)是(shi)有(you)很多(duo)比預期(qi)更(geng)保(bao)守的(de)uORF。Ribo-seq能(neng)幫我(wo)(wo)們“短(duan)，平，快(kuai)”地找到每個基(ji)因(yin)mRNA是(shi)否存(cun)在(zai)uORF，并且(qie)“真(zhen)善(shan)美”的(de)對(dui)uORF進行精準(zhun)定(ding)位和保(bao)證其(qi)確確實實發(fa)(fa)生了翻(fan)譯(yi)(yi)。
示例：ICY1基因的Ribo-seq reads圖
Step1：對不同發育時期的果蠅進行Ribo-seq測序(xu)和(he)轉錄(lu)組測序(xu)，獲得(de)其全(quan)基因組范圍內(nei)的核糖體印(yin)記圖譜。
圖1 果蠅(ying)基因(yin)組中全(quan)部uORF在不同發育時期(qi)的翻譯效率(lv)圖譜
Step2：通過分別計算uORF和下(xia)游CDs的ORF的翻譯效率（TE），發現uORF整體上轉(zhuan)譯效率低于下(xia)游CDs的ORF的轉(zhuan)譯效率。
圖2 uORF和(he)下游CDs的ORF整體轉(zhuan)譯效率
Step3： 基因組序列特征(zheng)（Kozak分(fen)數）影響uORF的轉譯效(xiao)率，Kozak分(fen)數越(yue)高，uORF轉譯效(xiao)率越(yue)高。
圖3 Kozak分數與uORF轉譯效率(lv)相關性散點圖
Step4： 5’非翻譯區uORF的數目(mu)影響uORF對(dui)CDs的抑制強弱
圖4 非翻譯區uORF的數目與下(xia)游CDs區轉移(yi)效率相關(guan)性統計圖
Step5：5’非翻譯(yi)區(qu)其他特征(zheng)對CDs區(qu)轉譯(yi)效率(lv)的影響
圖5 5’UTR區(qu)對下游CDs區(qu)轉譯效率(lv)的影響重(zhong)要(yao)性占(zhan)比(bi)
今天的新知識點是不是有點多，理解起來有點困難，由于篇幅有限，如果想要深入了解本研究的思路和方法，歡迎大家有去查閱原文哦，當然，如果大家有任何問題，也可以在本公眾號下咨詢小派。
除了翻譯(yi)豐度，除了uORF，翻譯(yi)組，你(ni)還(huan)有什么？賣個關子，下(xia)期再告訴(su)你(ni)。
參考文獻：
1.Hong, Z. , Shengqian, D. , Feng, H. , Junjie, L. , Liping, W. , & Jian, L. , et al. (2018). Genome-wide maps of ribosomal occupancy provide insights into adaptive evolution and regulatory roles of uorfs during drosophila development. PLOS Biology, 16(7), e2003903-.
2.Ingolia, N. T. , Ghaemmaghami, S. , Newman, J. R. S. , & Weissman, J. S. . (2009). Genome-wide analysis in vivo of translation with nucleotide resolution using ribosome profiling.Science, 324(5924), 218-223
