在“【技术应用】解密翻译过程：Ribo-seq技术的革命性发现”一文中，我们探讨了Ribo-seq技术的独特优势与核心发现。这项技术如何在基础研究中发挥作用？它又是如何巧妙地将多组学数据整合，成为解码生命奥秘的关键纽带？今天，Z6·尊龙凯时将带您深入了解基因表达的新视角。

转录组数据反映mRNA的丰度，而Ribo-seq数据则揭示翻译效率。通过比较这两种数据，我们可以定量分析不同基因的翻译效率，探讨翻译水平上的基因表达调控机制。例如，某些基因可能表现出较高的mRNA丰度但较低的翻译效率，表明它们可能受到翻译抑制因子的调控。

在2025年3月4日，东京大学医学研究所的Toshifumi Inada团队在《Nature Communications》（IF=147）上发表研究，利用RNA-seq和Ribo-seq技术发现，在酵母中，Grr1在未折叠蛋白反应（UPR）过程中通过介导Ubp3的降解，维护eS7A单泛素化水平，从而促进HAC1i mRNA的翻译。此外，Grr1还独立于Ubp3和eS7A的泛素化，促进HAC1u mRNA的剪接。Grr1的F-box和LRR结构域对其功能至关重要，全面揭示了Grr1在UPR中的关键作用（Sato et al., 2025）。

在基因表达复杂调控网络中，非编码RNA（ncRNA）长期被视为“暗物质”，其功能机制尚不明确。随着Ribo-seq技术的突破，我们获得了一种新视角来挖掘ncRNA的潜力。Ribo-seq能够捕捉核糖体在RNA上的精确位置，通过与ncRNA联合分析，可以发现某些ncRNA并非完全“非编码”，它们可能参与翻译过程，产生功能性小肽或调控蛋白质合成，为深入探讨小肽的分子机制及功能特性提供了关键切入点。此外，Ribo-seq还揭示了ncRNA通过与核糖体相互作用，调控翻译效率或介导翻译重编程的机制。

研究表明，circRNA编码的蛋白在肿瘤进展中扮演重要角色。以胶质母细胞瘤（GBM）为例，这种脑部常见的恶性肿瘤因其预后不良而广受关注。张弩教授团队通过整合Ribo-seq、circRNA-seq和质谱分析，发现GBM中circ-E-Cad显著高表达，并能够翻译生成功能性蛋白C-E-Cad。深入机制研究显示，C-E-Cad蛋白能够通过分泌路径释放至细胞外，并与表皮生长因子受体（EGFR）特异性结合，从而显著激活STAT3、PI3K/AKT和MAPK/ERK等多条关键信号通路。这些反应促使肿瘤干细胞自我更新，并驱动肿瘤的形成与侵袭性生长，为GBM的恶性进展提供了新分子机制的解释（Gao et al., 2021）。

表观组数据展现了基因表达调控的信息，包括DNA甲基化和组蛋白修饰等。结合Ribo-seq数据，我们可以研究表观遗传修饰对翻译效率的影响，并揭示表观遗传调控在翻译过程中的作用。

与RNA甲基化相关的研究正在兴起。结合Ribo-seq与RNA甲基化的关系，可以揭示RNA修饰对翻译调控的影响。RNA甲基化，特别是m6A修饰，可以直接或间接影响核糖体与mRNA的结合以及翻译效率，从而改变Ribo-seq检测到的核糖体保护片段（RPFs）的分布和丰度。Ribo-seq作为一种强有力的工具，可以用来研究RNA甲基化在翻译调控中的功能，通过比较甲基化与非甲基化RNA的Ribo-seq数据，可以识别哪些RNA的翻译效率受到甲基化的影响，进一步揭示RNA甲基化在特定生物学过程中的作用。

浙江大学动科学院的汪以真团队在《Nucleic Acids Research》（IF=166）上发表文章，利用MeRIP-seq检测m6A修饰，Ribo-seq分析翻译过程，RNA-seq检测转录水平变化，多层面解析YTHDF1在肠道免疫应答中的作用。研究发现，YTHDF1通过识别m6A修饰，调控Traf6转录本的翻译效率，激活NF-κB信号通路，促进肠道上皮细胞的免疫应答。该研究揭示了RNA甲基化在肠道免疫调控中的关键作用，为相关疾病的研究和治疗提供了新思路（Zong et al., 2021）。

基因与其产物并非简单的线性关系，而是构成复杂的相互作用网络（Collins et al., 2003）。作为生命活动的直接执行者，蛋白质的组成及含量变化始终是生物学研究的核心课题。尽管RNA-seq技术能够监测基因表达的变化，并据此推测蛋白质含量，但由于翻译调控、翻译后修饰以及蛋白质周转率等因素的影响，mRNA与蛋白质含量之间往往缺乏明显的相关性（Hasin et al., 2017）。2011年发表在《Nature》上的一项研究进一步证实，蛋白质不仅具有更长的半衰期和更高的丰度，其与mRNA的表达虽然呈现正相关但稳定性关联较弱。这一发现表明转录本丰度并不能准确反映相应的蛋白质丰度，二者之间存在明显差异（Schwanhäusser et al., 2011）。

蛋白质组数据反映蛋白质的最终表达水平，而Ribo-seq数据则展示翻译的动态过程。结合这两者，我们可以研究翻译后修饰对蛋白质翻译效率的影响，揭示翻译后修饰的调控机制。例如，某些蛋白质的翻译效率高但最终表达水平低，可能受到蛋白质降解或修饰的影响。

研究表明，大脑在适应环境变化中发挥关键作用，并对氧气水平高度敏感。虽然已有研究探讨鱼类大脑在急性缺氧条件下的分子反应，但翻译水平研究的缺失限制了对缺氧调控机制的深入理解。为此，南京师范大学研究团队整合转录组、翻译组和蛋白质组数据，系统研究黄颡鱼大脑对缺氧的调控机制。研究发现，在缺氧条件下，黄颡鱼大脑中有2750个基因在翻译水平上显著变化。通过比较转录和翻译数据，发现HIF-1信号通路、自噬及糖酵解/糖异生过程在缺氧暴露后显著上调，而翻译效率差异基因的富集分析进一步揭示溶酶体和自噬相关通路的高度富集。研究结果表明，黄颡鱼通过增加上游开放阅读框（uORFs）的翻译来抑制基因的翻译效率，以适应缺氧环境（Zhao et al., 2024）。

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