翻译组是蛋白组的最佳体现者，是连接转录组和蛋白组的桥梁。Polysome profling是最经典的翻译组检测技术[1]，该技术利用核糖体沉降系数较大的特性分离多聚核糖体，是评估翻译效率的“黄金标准”。
表观生物推出Polysome-seq技术服务，采用Biocamp全自动密度梯度制备与分析仪器，通过蔗糖密度梯度分离多聚核糖体，并绘制多聚核糖体峰图，结合高通量测序鉴定翻译效率差异的基因，助力从mRNA到蛋白质之间翻译水平调控机制研究。
表1. 多种翻译组技术对比
技术应用（联合longRNA-seq）
1. 确定蛋白翻译效率
2. 研究翻译调控和基因表达情况，如目标mRNA降解、翻译抑制
3. 探究表观修饰的调控机制
4. 鉴定新生肽的共翻译降解
5. 研究翻译事件，如核糖体合成、组装、翻译相关因子
技术优势
1. 蔗糖密度梯度离心分离多聚核糖体，翻译效率“黄金标准”
2. 直观地反映细胞和组织内翻译的状态
3. 可以鉴定同一mRNA上核糖体数量
4. 可以检测非编码区、翻译调控信息；
5. 适用于多种类型的样本
技术流程
送样要求
样本类型：
1. 细胞，≥ 1×107 个细胞 / 样本
2. 组织，≥ 100mg/ 样本
样本物种：仅限人、大小鼠，更低样本量及其他物种请咨询评估
样品分组
1.常规要求至少 2 组样品，包括对照组和实验组（临床样本为正常人组和患者组）
2.每个样品均进行翻译组和转录组测序
3.样本数建议：3 VS 3
分析内容
Polysome profiling
1. 原始数据过滤与测序质量评估
2. rRNA、tRNA 去除，reads 长度过滤
3. 参考基因组比对、参考转录组比对
4. 多聚核糖体峰图绘制
5. 全局翻译活性差异分析（Polysomes/Monosomes）
6.差异翻译基因分析
7. 差异翻译基因热图（仅限有生物学重复）
8. 差异翻译基因GO、KEGG分析
9. 基因翻译效率计算（需要用 mRNA-seq 或 longRNA-seq）
10. 差异翻译效率分析
11. 差异翻译效率基因GO、KEGG分析
对照 RNA-seq 或 longRNA-seq 分析
1. 测序原始reads去接头，质量 控制
2. 参考基因组比对
3. 基因表达定量分析
4. 基因注释
5. 差异表达分析
6. 差异基因热图绘制（仅限有生物学重复）
8. 差异基因GO、KEGG分析
结果展示
图1. 多聚核糖体峰图[2]
图2. 全局翻译活性分析[2]
图2. 韦恩图对比总RNA和多聚核糖体丰度[3]
图3. 火山图分析差异翻译基因[3]
图4. 四象限图分析差异翻译基因。RS表示总RNA，PS表示多聚核糖体[4]
图5. 差异翻译基因GO分析[4]
案例分析
Nat Cell Biol：METTL16促进翻译和肿瘤发生且不依赖于m6A修饰[5]
此研究首次发现了METTL16的非m6A依赖作用，通过与eIF3a/b和rRNA的直接相互作用促进翻译的启动，证实了METTL16在肝癌中的促癌作用。
图6. 多聚核糖体峰图
图7. 多聚核糖体峰图显示敲降METTL16后，80S核糖体减少
Cell：QKI将m7G修饰转录本转运至应激颗粒并调节mRNA代谢[6]
此研究筛选并鉴定出mRNA内部m7G修饰的首个识别蛋白QKI (Quaking)，而且报道了在应激状态下QKI对细胞应激颗粒内具有m7G修饰mRNA的动态调控作用。研究者通过高通量测序综合分析了应激状态下m7G meRIP-seq、QKI7 RIP-seq以及SG RNA-seq的数据，结果显示Quaking蛋白(QKIs)优先识别内部mRNA m7G修饰。接下来研究者开展了mRNA稳定性检测和Polysome profiling，结果表明在应激状态下QKI可以调控Hippo信号通路关键基因等靶基因的稳定性和翻译效率。
图8. Polysome profiling结果显示QK17过表达或删除对翻译效率无显著影响
Nat Commun：tRNA m7G修饰通过RPTOR/ULK1/自噬轴促进食管鳞癌发展
此研究证实了METTL1和WDR4在食管鳞癌（ESCC）中显著上调，并与ESCC预后不良相关。从机制上，研究者证明了tRNA m7G修饰通过调控m7G相关密码子富集mRNA的翻译，包括mTOR和自噬通路基因的负调控因子，为ESCC治疗靶向药物的开发提供线索。对METTL1敲降细胞以及对照细胞采用Polysome-seq计算了mRNA上的m7G tRNA所对应的密码子的数量。结果显示，mRNA上越多，翻译效率（TE）降低的mRNA具有明显更多的由m7G tRNA所对应的密码子。
图9. Polysome-seq分析示意图
图10. 多聚核糖体峰图
图11. 差异翻译效率基因GO分析
参考文献
[1] Kudla M, Karginov FV. 2016. Measuring mRNA Translation by Polysome Profiling. Methods Mol Biol 1421: 127-135.
[2] Wang T, Chang Y, Zhao K, et al. Maize RNA 3'-terminal phosphate cyclase-like protein promotes 18S pre-rRNA cleavage and is important for kernel development. Plant Cell. 2022 Apr 26;34(5):1957-1979.
[3]Herrlinger S, Shao Q, Yang M, et al. Lin28-mediated temporal promotion of protein synthesis is crucial for neural progenitor cell maintenance and brain development in mice. Development. 2019 May 28;146(10):dev173765.
[4] Wang Z, Sun J, Zu , et al. Pseudouridylation of chloroplast ribosomal RNA contributes to low temperature acclimation in rice. New Phytol 2022 Dec;236(5).
[5]Su R, Dong L, Li Y, et al. METTL16 exerts an m6A-independent function to facilitate translation and tumorigenesis. Nat Cell Biol. 2022 Feb;24(2):205-216.
[6]Zhao Z, Qing Y, Dong L, et al. QKI shuttles internal m7G-modified transcripts into stress granules and modulates mRNA metabolism. Cell. 2023 Jul 20;186(15):3208-3226.e27.
[7]Han H, Yang C, Ma J, et al. N7-methylguanosine tRNA modification promotes esophageal squamous cell carcinoma tumorigenesis via the RPTOR/ULK1/autophagy axis. Nat Commun. 2022 Mar 18;13(1):1478.
