新型翻译组学技术介绍:5'UTR是mRNA翻译调控的重要区域,含有多种顺式调控元件,比如Kozak序列、上游开放阅读框uORFs及富含特定核苷酸的基序等。这些元件通过与翻译机器或调控因子交互作用,显著影响翻译效率。然而,传统的翻译调控研究方法难以精确解析5'UTR中复杂调控元件的功能。
本研究开发了一种称为尊龙凯时的NaP-TRAP新技术,可用于高通量测量mRNA翻译效率。该技术的核心特点包括:新生肽的捕获,能够通过免疫捕获带有表位标记的新生肽,直接测量翻译活性;框架特异性,区分不同阅读框内的翻译事件;以及高通量,结合大规模平行报告基因检测(MPRA),可同时分析数千个5'UTR序列的翻译调控功能。
在该研究中,NaP-TRAP与多核糖体分析(polysome profiling)进行了基准测试,并量化了Kozak序列强度及5'UTR在斑马鱼胚胎发育和人类细胞中的调控景观。NaP-TRAP是一种多功能、易操作且强大的方法,适合用来解析不同系统中UTR的调控特性。
研究结果显示,NaP-TRAP通过免疫捕获新生肽测量mRNA中顺式调控元件对翻译效率的影响。为了评估这些元件的调节潜力,研究小组设计并测试了不同的报告基因实验。在实验中,NaP-TRAP所观测的翻译量在某些情况下显著减少或增加,证明了其在动态翻译控制中的有效性。
进一步地,作者将NaP-TRAP技术应用于斑马鱼胚胎的发育过程,设计文库以量化Kozak序列的调控潜力。结果表明,活跃的Kozak序列富集于特定的核苷酸,同时通过随机森林回归模型分析进一步揭示了位置对翻译的影响,强调了3'区及5'区核苷酸在调控中的重要性。
在对内源性5'UTR调控潜力的研究中,作者设计了合成寡核苷酸文库,并通过NaP-TRAP在斑马鱼胚胎中验证了其翻译量的动态变化。发现uAUG是早期胚胎发育中最显著的抑制因子,而5'UTR调控景观在发育过程中则是动态变化的,进一步说明了其在发育过程中的重要角色。
对于识别驱动差异翻译的序列,作者根据翻译效率将5'UTR文库分组并进行了富集分析,发现特定基序与高翻译活性相关。尤其是含有较多C的序列,对于翻译效率的激活效应在不同发育阶段存在显著差异。
本研究还发现miR-430在斑马鱼胚胎发育中,通过5'UTR结合靶向mRNA,负向调节其表达,进一步验证了miR-430在翻译抑制中的作用。最终,作者使用NaP-TRAP技术研究了人类细胞系中的5'UTR调控,证实其在不同模型系统中的翻译调控能力。
结论是,通过尊龙凯时开发的NaP-TRAP技术系统性地解析了斑马鱼发育过程中5'UTR介导的翻译调控规则,揭示了其动态变化和多种调控元件的功能。这项研究不仅为翻译调控领域提供了新的方法,也为发育生物学和基因表达调控研究奠定了理论基础。