在细胞内存在着成千上万种不同的蛋白质，几乎所有生命活动的执行都离不开它。我们都知道，蛋白质是从mRNA翻译而来。
然而，做过转录组和蛋白质组的人，常会困扰于下面的状况：
1) 明明这个基因在处理组是上调（或下调）的，可用iTRAQ定量后发现对应的蛋白却是相反变化的或是差异不显著的？
2）这个基因在处理组中是有显著差异变化的，而且表达水平较高，可却没在蛋白质组数据中找到对应的蛋白？
3）转录组与蛋白质组的整体相关性总比预期低得多？问题出在哪儿？实验上？数据分析上？不一定！
真正的原因在于，从转录组到蛋白质组要经历一个复杂且精细的调控阶段，这个调控不是我们常说的转录后调控，而是翻译调控（Translation Regulation）。早在2011年Nature上的一项研究就指出，细胞中的蛋白丰度主要由翻译水平控制，蛋白无论在半衰期、合成速率、还是数量上都与mRNA存在明显的差异[1]。翻译并不是简单地把mRNA的信息照搬照抄，而是对这些信息进行了全局且精细地再编排。这种编排的直接结果是，转录本丰度≠蛋白质丰度。蛋白质组与转录组的槽糕相关性原来是翻译调控惹的“祸”。而且翻译调控的作用远不止这样，比如翻译速度会决定蛋白质的折叠构象，更可能决定蛋白质的定位与功能；翻译起始效率可以决定蛋白质的产量及其所对应的细胞表型等等。
翻译组学是研究正在翻译的RNA分子的高通量分析技术的泛称，常用的翻译组学研究方法是基于核糖体印迹分析（Ribosome profiling）进行高通量测序，大致的技术流程是利用超速离心等技术分离核糖体，然后用RNase消化没被核糖体覆盖的RNA区域，再纯化得到被核糖体保护的RNA片段，建库后高通量测序。广义翻译组学研究翻译过程中所有成分，包括但不限于翻译的mRNA、核糖体、tRNA、调控RNAs和新生多肽链等。翻译过程并不局限于将mRNA编码序列转化为多肽，它还以一种微妙而敏感的方式控制蛋白组的组成。因此，翻译组学已将扩展到蛋白组、癌症研究、生物节律性和植物生物学等许多领域。
针对检测正在翻译过程中的mRNA的方法。研究翻译mRNA是翻译组学的主要任务。由于核糖体与mRNA非共价结合，核糖体新生链复合物 (RNC)非常脆弱，在细胞裂解后易解离或降解。为了分析mRNA翻译的不同特征，目前开发了几种重要且经典的方法，包括polysome profiling、全长翻译mRNA分析 (RNC-seq)、翻译核糖体亲和纯化 (TRAP-seq)和核糖体分析 (Ribo-seq)。目前主流四种翻译组方法的技术优劣势比较均列如下表所示：
优缺点
想要了解更多关于翻译组技术的内容，欢迎点击下方链接：
珍藏版万字综述：翻译组测序技术大阅兵——全转录层面审视翻译活跃RNA
医学篇：m6A+翻译组+RIP揭示前列腺癌发生新机制[2]
详细解析内容请点击：
用户文章Adv Sci：m6A+翻译组+RIP揭示前列腺癌发生新机制
英文标题：piRNA PROPER Suppresses DUSP1 Translation by Targeting N6-Methyladenosine-Mediated RNA Circularization to Promote Oncogenesis of Prostate Cancer
发表期刊：Advanced Science
影响因子：14.3
发表时间：2024年9月
研究机构：南京医科大学王美林/成功组
组学技术：Polysome profiling、m6A-seq、piRNA测序、YTHDF2/YBX3-RIP-seq
遗传学层面以及表观遗传改变会导致许多疾病的发生。目前关于piRNA及其遗传变异对前列腺癌（PCa）风险和进展的关联知之甚少。在本研究中，来自南京医科大学的王美林课题组整合了包括 85,707 例 PCa 病例和 166,247 名对照的三个全基因组关联研究（GWAS）数据集，以揭示 piRNA遗传变异对前列腺癌的影响。通过在细胞和小鼠模型中干预 piRNA的表达功能研究，探究piRNA在 PCa 中的致癌作用。鉴定出特定的遗传变异rs17201241，与肿瘤中 PROPER（在前列腺癌中高表达的 piRNA单独称谓）的表达增加相关，并且位于基因内，增加了 PCa 的风险和恶性进展。作者又从机制上发现PROPER 与 YTHDF2 结合互作，识别m6A修饰RNA，并促进 EIF2S3 在 5' UTR与 YTHDF2/YBX3 在 3'-UTR 之间的 RNA 结合蛋白相互作用，促进 DUSP1 环化。这种 m6A 介导的 mRNA 环化模式增强了 DUSP1 的降解，并抑制了 DUSP1 的翻译，最终降低了 DUSP1 的表达，并通过MAPK信号通路促进了 PCa 的转移。使用 antagoPROPER 抑制 PROPER 表达有效地抑制了异种移植瘤的生长，表明其作为治疗靶点的潜力。因此，针对 piRNA PROPER 介导的遗传和表观遗传精细调控是预防和治疗 PCa 的新策略。
农学篇：翻译组揭示水稻节水处理下生长胁迫的发生机制[3]
详细解析内容请点击：
论文标题：Mitigating growth-stress tradeoffs via elevated TOR signaling in rice
刊登日期：2023年12月
发表杂志：Molecular Plant
影响因子：17.1
研究机构：浙江大学
组学技术：Polisome profiling，RNA-seq
这篇文章主要研究了水稻中靶蛋白雷帕霉素（TOR）信号通路在节水灌溉条件下对生长和胁迫反应的调控作用。研究者们发现，在节水灌溉条件下，TOR信号通路受到抑制，影响全球翻译过程，特别是与氮同化相关的基因表达。通过多聚核糖体分析（polysome profiling）和转录组测序（RNA-seq）技术，研究者们观察到在节水灌溉条件下，与TOR信号通路相关的mRNA在多聚核糖体中的分布发生显著变化，表明TOR信号通路在调控水稻对节水灌溉响应中的翻译调控机制。进一步的分子、生化和遗传分析揭示了TOR-S6K-RPS6和TOR-MAF1模块在翻译抑制中的作用，以及TOR信号通路如何通过调控铵转运蛋白AMT1;1、氨基酸渗透蛋白APP1和二肽转运蛋白NPF7.3的翻译来影响氮素的吸收和分配。研究结果表明，通过提高TOR信号通路的活性，可以减轻节水灌溉对水稻产量的负面影响，同时提高氮素利用效率，为培育节水和高肥效的新水稻品种提供了潜在的分子机制和育种策略。
医学篇：m6A+Ribo-seq+RIP-seq联合揭示精子减数分裂期形成机制[4]
详细解析内容请点击：
Nature子刊：m6A+翻译组+RIP-seq联合揭示精子减数分裂期形成机制
英文标题：The m6A reader PRRC2A is essential for meiosis I completion during spermatogenesis
发表时间：2023年3月24日
发表杂志：Nature Communications
影响因子：14.7
研究机构：北京协和医学院
组学技术：Ribo-seq、RIP-seq、RNA-seq
这篇文章主要研究了m6A修饰的读取蛋白PRRC2A在精子发生过程中的重要作用。研究者利用CRISPR-Cas9技术生成了PRRC2A基因敲除小鼠模型，通过组学技术如RNA测序（RNA-seq）、核糖体剖面测序（Ribo-seq）和PRRC2A RNA免疫沉淀测序（PRRC2A RIP-seq），揭示了PRRC2A在减数分裂I期间对精子发生的关键调控作用。研究发现，PRRC2A缺失导致精子发生过程中XY染色体联会和减数分裂性染色体失活受损，以及在减数分裂I中期的染色体错位和纺锤体异常，最终导致精子发生停滞。研究还发现PRRC2A能够通过影响目标mRNA的稳定性和翻译效率来调控精子发生相关基因的表达，特别是对于减数分裂细胞分裂相关基因的翻译效率。此外，研究者还通过共免疫沉淀和质谱分析揭示了PRRC2A与多种调控mRNA代谢或翻译的蛋白（如YBX1、YBX2、PABPC1、FXR1和EIF4G3）的相互作用。整体而言，这项研究通过多组学技术和分子生物学方法，深入探讨了PRRC2A在精子发生中的表观遗传调控机制，为理解m6A修饰在生殖发育中的作用提供了新的视角。
农学篇：玉米花药减数分裂过程中核糖体结合调控24-nt phasiRNA快速生成的机制研究[5]
最新用户文章（2024年10月24日发表）
英文标题：Ribosome binding of phasiRNA precursors accelerates the 24-nt phasiRNA burst in meiotic maize anthers
发表期刊：The Plant Cell
影响因子：10
发表时间：2024年10月
研究机构：中国科学院植物研究所
组学技术：Ribo-seq、sRNA-seq、RNA-seq
该研究主要探讨关于植物生殖发育中phasiRNA（相位小干扰RNA）的作用，特别是它们在玉米（Zea mays）花粉发育中的重要性。作者通过在玉米花粉发育的10个不同阶段进行ribosome profiling（核糖体分析），揭示了24-PHAS转录本与核糖体的结合模式，并探讨了这种结合对phasiRNA生物合成的影响。主要研究结果显示，24-PHAS转录本在玉米花粉发育的特定阶段与核糖体结合，这种结合模式与24-PHAS转录本的丰度和时间表达相匹配。研究发现，核糖体与24-PHAS转录本的结合是保守的，并且主要发生在miR2275靶向位点上游区域。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，研究团队发现，删除24PHAS_NO296位点的整个核糖体结合区域会消除核糖体的结合，并减少24-nt phasiRNA的产生，但不影响24PHAS_NO296转录本的水平。此外，研究还发现，位于核糖体结合区域的短开放阅读框（sORFs）有助于核糖体与24-PHAS转录本的结合，从而促进减数分裂花粉中phasiRNA的生物合成。这些发现揭示了sORFs在phasiRNA前体转录本上的核糖体结合以及phasiRNA生物合成中的关键作用。
[1] Schwanhausser B, Busse D, Li N, et al. Global quantifcation of mammalian gene expression control. Nature, 2011, 473(7347): 337-342.
[2] Ben S, Ding Z, Xin J, et al. piRNA PROPER Suppresses DUSP1 Translation by Targeting N6-Methyladenosine-Mediated RNA Circularization to Promote Oncogenesis of Prostate Cancer. Adv Sci (Weinh). 2024;11(33):e2402954.
[3] Li W, Liu J, Li Z, et al. Mitigating growth-stress tradeoffs via elevated TOR signaling in rice. Mol Plant. 2024;17(2):240-257.
[4] Tan X, Zheng C, Zhuang Y, Jin P, Wang F. The m6A reader PRRC2A is essential for meiosis I completion during spermatogenesis. Nat Commun. 2023;14(1):1636.-
[5]Han Y, Jiang S, Dong X, et al. Ribosome binding of phasiRNA precursors accelerates the 24-nt phasiRNA burst in meiotic maize anthers. Plant Cell. Published online October 24, 2024.
2025国自然热点：FFPE样本单细胞测序的进展与挑战
都要2025年了，肿瘤微环境研究，你没有考虑肿瘤微生物组？| 备战国自然2025
本文系联川生物公众号原创文章，未经授权禁止转载，侵权必究！ 扫描下方二维码
点分享
点点赞
点在看
