利用mRNA-seq和Ribo-seq技术研究低氧条件下SW620细胞的基因表达特征

梅 勇，梁绮华，邓载安，汪劲松

(1.湖北师范大学生命科学学院 食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室，湖北 黄石 435002；2.深圳技术大学健康与环境工程学院，深圳 坪山 518118)

0 引言

核糖体印迹测序(ribosome profiling, Ribo-seq)是由Ingolia等发明的一种对基因翻译组学研究的手段[1]，可以对正在翻译的RNA进行选择性测序，可用于揭示基因翻译特征。其原理是利用翻译抑制剂(放线菌酮)阻止核糖体翻译，然后消化核酸，捕获和富集核糖体内被保护的免受核酸酶切割的短基因片段，这些小片段又被称为核糖体足迹(ribosome footprints，RFs)[2]，通过对RFs的高通量测序获得正在翻译的基因信息和定量信息。此外，根据数据分析可以获得核糖体在每个转录本上的分布和密度，推断出起始密码子位置(包括非ATG起始)、密码子使用偏爱、上游ORFs (uORFs：开放阅读框)和翻译暂停景观等信息。Ribo-seq还能观察到单个转录物的全局3-nt周期性，可发现小ORFs[3].核酸序列生物信息学分析能选择与核糖体足迹一致的读数，将读数的起点或终点重新校准到核糖体的肽基位点(P位点)，并对转录物、密码子、多密码子基序的读数进行定量[4]。

越来越多的实验和研究表明，低氧环境是实体瘤中心常常出现的现象，特别是结直肠癌[5]。低氧诱导因子1α(HIF1-α)是参与低氧转录激活的主要转录因子，在低氧条件下，脯氨酰羟化酶和天冬酰胺酰羟化酶被抑制，从而抑制关键HIF1-α的羟基化，阻断泛素-蛋白酶体系统对HIF1-α的降解作用，使得HIF1-α的快速积累以适应低氧环境[6]，HIF1-α通过激活下游靶基因来参与癌细胞的增殖、凋亡、血管生成和转移以及放化疗敏感性等生理病理过程[7]。……