超高分辨率Active Ribo-seq

选择性解析活跃翻译

从核糖体占据走向活跃翻译
RNA表达量的变化,并不一定会转化为蛋白质表达的变化。mRNA能否被核糖体识别、以何种效率进行翻译,以及核糖体在起始、延伸和终止阶段的运行状态,共同决定了最终的蛋白质合成输出。
Ribo-seq通过测序核糖体保护片段(RPFs),能够描绘核糖体在mRNA上的分布,是解析翻译调控的重要技术。
超高分辨率基因表达翻译组学
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新使生物长期专注于翻译组学技术研发,建立了具有极高的5′端定位精度和清晰三碱基周期性的超高分辨率Ribo‑seq技术体系。
该技术不仅能够进行基因水平的翻译定量,还以超高的单碱基分辨率水平解析核糖体在翻译起始、延伸和终止过程中的动态变化,精准识别翻译起始位点、uORF及非经典ORF,并捕获核糖体停滞、堆积与潜在碰撞等精细翻译事件。
然而,Ribo‑seq检测到的核糖体占据信号,并不完全等同于活跃的蛋白质合成。
mRNA上的核糖体既可能处于持续进行肽链延伸的活跃状态,也可能处于暂停、长期停滞或暂时失活状态。因此,较高的核糖体占据密度,并不一定意味着更高的蛋白质合成输出。
在高分辨率描绘整体核糖体占据图谱的基础上,如何进一步从复杂的核糖体群体中选择性富集具有翻译延伸活性的核糖体,区分“核糖体占据”与“活跃翻译”,成为更加精准解析蛋白质合成过程的关键。
为什么需要Active Ribo-seq?
Ribo-seq检测的是核糖体保护的mRNA片段,因此测序信号本质上反映核糖体在转录本上的占据情况。但是,出现在mRNA上的核糖体可能处于不同状态:
翻译活性降低或暂时失活的核糖体
正在持续进行肽链延伸的活跃核糖体
长时间停滞的核糖体
短暂停顿的核糖体
当核糖体延伸速度减慢或发生停滞时,局部核糖体占据信号可能升高,但实际蛋白质合成输出未必同步增加。
因此,仅依赖整体核糖体占据情况,有时难以准确判断:
核糖体占据升高是否意味着翻译增强?
核糖体信号积累是来自活跃合成,还是延伸减慢与停滞?
哪些mRNA正在被活跃翻译?
哪些翻译变化更可能影响最终蛋白质输出?
Active Ribo-seq在经典核糖体足迹分析的基础上,进一步聚焦具有翻译延伸活性的核糖体,为区分“核糖体结合”与“活跃翻译”提供新的技术维度。
技术原理
新使生物Active Ribo-seq基于活跃核糖体在翻译延伸过程中的功能状态与结构特征,采用自主研发的活跃翻译核糖体高效捕获磁珠,可选择性富集具有翻译延伸活性的核糖体。
Active Ribo-seq与Ribo-seq有什么不同?
Ribo-seq反映整体核糖体占据;Active Ribo-seq选择性富集具有延伸活性的核糖体
Ribo-seq与Active Ribo-seq都通过测序核糖体保护片段,解析核糖体在mRNA上的分布,但二者关注的核糖体群体和所回答的科学问题并不完全相同。

Ribo-seq:全面描绘整体核糖体占据

Ribo-seq检测的是样本中整体核糖体保护的mRNA片段,获得全转录组范围内的核糖体占据图谱。其信号通常包含处于不同功能状态的核糖体,包括正在持续延伸的活跃核糖体,以及发生暂停、延伸减慢或停滞的核糖体。

Active Ribo-seq:选择性聚焦活跃翻译核糖体

Active Ribo-seq在核糖体足迹分析的基础上,进一步对具有功能性肽酰转移中心、处于翻译延伸状态的核糖体进行选择性捕获与富集,使获得的RPF信号更加集中于正在进行肽链延伸的核糖体群体。

技术联用

两种技术联合,可以从“整体核糖体占据”和“活跃翻译状态”两个维度,更加全面地解析翻译调控机制。
各类Ribo-seq技术对比
对比维度 传统 Ribo‑seq 超高分辨率 Ribo‑seq 超高分辨率 Active Ribo‑seq
主要检测对象 整体核糖体占据 整体核糖体占据 选择性富集具有翻译延伸活性的核糖体
5'端定位精度 30%~50% ≥95% 在极高5'端精度基础上,聚焦活跃核糖体 P‑site 信号
三碱基周期性 ≈50% ≈70% 活跃核糖体 RPF 呈现清晰的三碱基周期性
选择性富集 不具备 不具备 具备,采用自主研发的活跃翻译核糖体高效捕获磁珠
分辨率与定位能力 反映基因水平的核糖体分布 单碱基水平的精细定位 支持密码子水平的活跃核糖体分布与精确定位
超高分辨率Active Ribo-seq技术优势

1. 选择性富集活跃核糖体

新使生物自主研发的活跃翻译核糖体高效捕获磁珠,选择性富集具有翻译延伸活性的核糖体,使测序信号更加聚焦于正在发生的蛋白质合成过程。

2. 提高活跃翻译检测特异性

有效降低暂停、停滞或非活跃核糖体信号对结果解释的影响,更准确地区分“核糖体占据”与“活跃翻译”,提升活跃翻译定量的准确性。

3. 无需细胞内代谢标记

无需对活细胞进行OPP脉冲处理或其他代谢标记,减少外源处理对细胞翻译状态的潜在扰动,更好地保留样本原有的翻译特征。

4. 无需核糖体标签

不依赖外源表达标签化核糖体蛋白,无需载体构建、细胞转染或稳定细胞系筛选,适用于更多常规细胞及组织样本。

5. 活跃核糖体捕获与RPF制备深度整合

对活跃核糖体富集及核糖体保护片段制备条件进行系统优化,在保持核糖体复合物稳定性的同时,提高RPF回收效率和实验重复性。

6. 超高分辨率QEZ‑seq®技术

结合新使生物超高分辨率QEZ‑seq®技术,获得清晰的RPF长度分布、CDS富集、三碱基周期性及阅读框特征,并通过极为精确的P‑site定位解析密码子水平的活跃核糖体分布。

7. 完整生物信息分析体系

提供从数据质控到活跃翻译定量、差异分析、翻译效率及非经典ORF鉴定的一站式分析。

Active Ribo-seq可以回答哪些科学问题?
哪些mRNA正在被活跃翻译?

建立活跃翻译基因图谱,筛选不同条件下活跃蛋白质合成发生变化的基因。

核糖体占据升高是否等于翻译增强?

联合Ribo‑seq判断信号增加来自活跃翻译增强,还是延伸减慢与核糖体停滞。

RNA表达变化是否真正传递到翻译层面?

联合RNA‑seq区分转录调控、翻译调控及二者共同驱动的表达变化。

哪些翻译变化最可能影响蛋白质输出?

聚焦具有延伸活性的核糖体,为筛选与新生蛋白质合成密切相关的翻译变化提供证据。

非经典ORF是否具有活跃翻译证据?

分析uORF、dORF、重叠ORF、非AUG起始ORF及非编码RNA来源ORF。

新使生物专业翻译组学技术平台
新使生物NeoRibo长期专注于翻译组学技术研发与应用,已构建覆盖核糖体翻译、tRNA解码、RNA修饰及Poly(A)尾调控等多个层面的技术体系,提供从整体翻译活性、基因翻译效率到密码子分辨率翻译行为的系统解决方案,全面解析转录后及翻译过程中的精细调控机制。
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