关于核糖体停滞研究的部分文献归纳

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关于核糖体停滞研究的部分文献归纳1526 人阅读发布时间：2024-04-24 15:29

停滞的核糖体(stalled ribosomes)是指在翻译过程中暂时停止或显著放慢的核糖体。核糖体停滞可能由于多种原因，包括罕见密码子的存在、mRNA的强二级结构、损坏的mRNA或结合特定蛋白质的存在，从而抑制翻译。

核糖体会以序列依赖的方式暂停或滞留，这可能对新生肽的最优折叠或胞内定位十分关键；也可能导致蛋白质合成不完整，并触发降解不完整蛋白和mRNA模板的质量控制机制。总之，这个现象对理解多种细胞过程和功能障碍至关重要，因此得到了越来越多的研究者的关注。

下面，简要归纳几篇利用翻译组学技术研究核糖体停滞的文献，大家参考！

[ 01 ] Polysome profiling技术+蛋白合成实验

停顿现象发现

本研究中，作者利用Polysome profiling发现实验组细胞中Polysome/Monosome (PS/MS) 比率更高（图1A-B）。其次，采用SUnSET测量蛋白质合成，结果发现与对照相比，实验组细胞中嘌呤霉素掺入减少，反映mRNA翻译（蛋白质合成）减少（图1C-D）。

综合考虑到高PS/MS比率，但蛋白质合成减少，可能反映了核糖体运动的暂停。

停顿现象验证

通过分析三尖杉酯碱处理过的细胞polysome图谱，可以确定细胞是否正在经历核糖体停滞。如果核糖体停滞，那么与核糖体未停滞的细胞相比，停滞细胞中的MS峰值较低（即具有高PS/MS比率）。如果核糖体运行得更快，那么与核糖体移动速度较慢的细胞相比，将显示增加的MS峰（即具有低PS/MS比率）。

详情可阅前期推文：《翻译组学技术应用 | 亨廷顿氏病中蛋白合成减慢的机制研究》

[ 02 ] Disome seq

研究通过对串联双核糖体保护的mRNA片段进行高通量测序（disome-seq），检测到核糖体在酿酒酵母细胞中存在广泛的碰撞，并鉴定了一系列促进翻译延伸暂停的mRNA序列特征。

详情可阅前期推文：《Monosome！Disome！Trisome！Polysome！》

[ 03 ] Ribosome seq

发育不同阶段、逆境胁迫、遗传背景差异等不同条件下，基因翻译不同阶段（起始、延伸和终止）可能会受到影响。从基因内部密码子水平上观察翻译的速度，有助于细致解释翻译调控的机制。

Ribo-seq是一种新型的高通量二代测序手段，通过特异性捕捉80S核糖体及其保护的RNA片段来检测全基因组水平蛋白翻译的状况。Ribo-seq的发明使得全基因组范围内的单碱基（single nucleotide resolution）的定量翻译成为可能。

热应激导致人和小鼠细胞在基因前200nt位置出现翻译停滞：

过氧化氢胁迫导致ribosome在酵母前50个密码子阻塞

这两项研究，均是在应激条件下，样本的在翻译起始位点附近出现RFs信号上升。这说明核糖体在这些地方出现了阻滞，抑制了翻译延伸，从而导致相关基因的翻译量降低。

小结

在上述几篇研究中，在研究核糖体阻滞时，几种翻译组学技术各有侧重点。

Polysome profiling结合蛋白质合成实验可以去探究条件处理下样品是否存在翻译停顿的现象；

Disome-seq可以筛查有哪些基因发生了核糖体碰撞及碰撞频率；

Ribosome -seq则可精准定位在哪个位置发生了核糖体阻滞。

参考文献

Eshraghi M, Karunadharma PP, Blin J, Shahani N, Ricci EP, Michel A, Urban NT, Galli N, Sharma M, Ramírez-Jarquín UN, Florescu K, Hernandez J, Subramaniam S. Mutant Huntingtin stalls ribosomes and represses protein synthesis in a cellular model of Huntington disease. Nat Commun. 2021 Mar 5;12(1):1461. doi: 10.1038/s41467-021-21637-y. PMID: 33674575; PMCID: PMC7935949.

Zhao T, Chen YM, Li Y, Wang J, Chen S, Gao N, Qian W. Disome-seq reveals widespread ribosome collisions that promote cotranslational protein folding. Genome Biol. 2021 Jan 5;22(1):16. doi: 10.1186/s13059-020-02256-0. PMID: 33402206; PMCID: PMC7784341.

Shalgi R, Hurt JA, Krykbaeva I, Taipale M, Lindquist S, Burge CB. Widespread regulation of translation by elongation pausing in heat shock. Mol Cell. 2013 Feb 7;49(3):439-52. doi: 10.1016/j.molcel.2012.11.028. Epub 2013 Jan 3. PMID: 23290915; PMCID: PMC3570722.

Gerashchenko MV, Lobanov AV, Gladyshev VN. Genome-wide ribosome profiling reveals complex translational regulation in response to oxidative stress. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Oct 23;109(43):17394-9. doi: 10.1073/pnas.1120799109. Epub 2012 Oct 8. PMID: 23045643; PMCID: PMC3491468.

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