[发明专利]一种测量少量细胞翻译组的方法及其应用

说明书

本发明提供一种测量少量细胞翻译组的方法，包括：1）分别提取目标物种的靶细胞的多聚核糖体mRNA，并测序获得混合RNA‑seq测序结果；2）通过与基因组比对分析，去除同源基因数据，分别获得每个目标物种的特有读长；3）将两个目标物种的特有读长混合，通过抽样和合并，获得混合样品读长、第一物种混合读长mix read1和第二物种混合读长mix read2；4）分别与对应物种的基因组比对，获得第比对结果；5）通过对比对结果的定量分析和注释，获得鉴定出靶细胞中正在翻译的mRNA。本发明能够鉴定出靶细胞中正在翻译的mRNA，且能够将样品细胞数量要求降低到10⁴~10⁵。

技术领域

本发明涉及生物信息学及翻译组技术领域，具体涉及利用混合序列比对识别其中的翻译组mRNA的方法。

背景技术

从基因到mRNA再到蛋白质，存在三个层次的调控，即转录水平调控、翻译水平调控和翻译后水平调控。2011年Schwanhausser等人在《Nature》杂志上发表文章，通过理论计算及实验手段发现，蛋白质翻译调控对生命体的影响远超过其他诸如转录水平，mRNA降解等一半以上，在所有调节方式中占最主要的位置，是生物体中最重要的调控步骤。众所周知，干细胞与组织器官的损伤修复及再生的关系极其密切。许多研究证实蛋白质翻译对于干细胞功能维持与分化有着重要的作用。例如在造血干细胞中，蛋白质翻译太快或者太慢，都会显著影响造血干细胞的功能。肿瘤干细胞是肿瘤复发与药物耐受的主要原因，这也与蛋白质翻译有关。在皮肤鳞癌模型中发现一些基因从5’UTR的翻译导致了肿瘤的发生。

利用RNA测序研究翻译组学研究方法有核糖体图谱(Ribosome sequencing,Ribo-seq),核糖体亲和纯化(Ribosome affinity purification: RAP)或翻译RAP(translating RAP: TRAP)技术(TRAP-seq), 多聚体分析(Polysome profiling)技术。通过这些核糖体分离与之结合的mRNA，从而确定在翻译的蛋白质。四种技术的主要优缺点如图2所示，其中多聚体分析(Polysome profiling)技术利用密度梯度离心分离出多聚核糖体，然后对多聚核糖体中RNA进行测序，从而可以鉴定出正在翻译的基因（Zhao J, Qin B, Nikolay R, Spahn CMT, Zhang G. Translatomics: The Global View of Translation. International Journal of Molecular Sciences. 2019; 20(1):212. https://doi.org/10.3390/ijms20010212）。虽然该方法可以分离出正在翻译的mRNA，但是所需细胞至少百万以上，甚至千万。因此，该技术无法用于干细胞或者原代细胞研究。核糖体-新生肽链复合物测序（Ribosome Nascent-chain Complex sequencing，RNC-seq）采用质谱鉴定新生肽段，但是由于质谱技术的精度还达不到解析新生多肽链序列的能力，现阶段尚无完全检测新生多肽链的方法，目前主要使用有限酶切法对单一新生肽链进行研究。核糖体图谱无法区分哪些是多聚核糖体结合的mRNA和单核糖体结合的mRNA，即无法识别是否正处于翻译状态。

发明内容