氨酰-tRNA测序（mim-tRNA-Seq）技术

 

产品概述：

1.氨酰-tRNA简介

转运RNA（Transfer Ribonucleic Acid，tRNA）是生物体内含量最为丰富的短链非编码RNA分子，它在核苷酸序列与氨基酸序列之间起到媒介作用，能够依据mRNA的核苷酸序列将对应氨基酸运送至核糖体。

氨酰-tRNA（aminoacyl-tRNA）是由特定氨基酸通过氨酰tRNA合成酶（aaRS）连接到对应tRNA的复合物，是蛋白质合成的关键分子。氨酰tRNA在蛋白质合成中起着重要的作用，其3′-末端携带特定氨基酸，反密码子环则识别mRNA对应密码子，从而桥接遗传信息与多肽序列，保证翻译的准确性与保真度。

依据在翻译过程中的作用，氨酰-tRNA可分为两类：

（1）起始氨酰-tRNA，与核糖体小亚基结合并识别起始AUG，确立阅读框架，启动翻译；

（2）延伸氨酰-tRNA，携带对应氨基酸进入核糖体A位，通过肽键形成将氨基酸连接到生长中的肽链上。

近年研究发现，氨酰-tRNA的动态平衡对细胞稳态具有重要影响，其异常会导致疾病发生。氨酰化水平失衡会引发翻译保真度下降，导致错误蛋白积累，可能诱发神经退行性疾病或癌症；tRNA修饰缺陷可影响密码子解码效率，导致翻译停滞。这些发现使氨酰-tRNA合成酶及其下游调控网络成为极具潜力的治疗靶点，在医学领域展现出重要的转化前景。

 

2.氨酰-tRNA测序介绍

云序生物隆重推出新产品——氨酰-tRNA测序（mim-tRNA-Seq），该技术在一次测序中同步获取tRNA表达谱及氨酰化水平，实现对tRNA功能状态的系统解析。mim-tRNA-Seq基于高碘酸盐氧化及β消除反应原理，可精准定量tRNA氨酰化水平：未氨酰化的tRNA 3'末端腺苷被特异性切除（生成3'-CC末端），而氨酰化的tRNA因3'-CCA末端受到保护而保持完整，通过比较3'-CCA与3'-CC末端的读段比例，即可准确计算各tRNA的氨酰化率。

该技术为研究tRNA在翻译调控、应激响应及疾病发生中的动态功能提供了全面、精准的工具平台，也为探索相关疾病的潜在治疗靶点提供了有力的数据支撑。

 

技术原理

mim-tRNA-Seq技术原理：

mim-tRNA-Seq技术的核心原理是基于高碘酸盐氧化及β-消除反应，实现对氨酰化与未氨酰化tRNA的区分。该技术主要流程如下：

1.RNA提取：在维持tRNA氨酰化状态的条件下，从样本中提取总RNA。

2.RNA氧化和β消除：对总RNA进行高碘酸盐氧化处理，继而进行β-消除反应，从而区分不同氨酰化状态的tRNA。

3.tRNA纯化：聚丙烯酰胺凝胶电泳分离RNA，回收大小对应于tRNA的条带。

4.接头连接：使用T4 RNA连接酶在tRNA的3'末端连接接头，经凝胶电泳纯化获得连接产物。

5.反转录：应用TGIRT酶进行逆转录，合成tRNA的全长cDNA。

6.文库构建与高通量测序：将cDNA环化并构建测序文库，利用高通量测序技术进行分析，最终获得tRNA表达谱、氨酰化水平信息。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mim-tRNA-Seq流程图

 

 

 

相关产品

1.TRAC-Seq：TRAC-seq是一种可在单核苷酸分辨率下检测tRNA中m7G修饰位点的测序技术。该技术基于化学还原与苯胺裂解原理，能够对m7G位点进行特异性切割，通过捕捉断裂信号实现m7G位点的精准定位。

2.tRNA-Seq：tRNA-Seq用于研究样品的tRNA的表达信息。该技术通过富集小RNA片段，并利用AlkB去甲基化酶处理，有效去除部分tRNA分子上的常见修饰（如m1A、m3C等），从而显著降低高修饰位点在逆转录过程中引起的阻滞和序列偏好性，全面解析tRNA的表达谱。

3.RiboMeth-seq：RiboMeth-seq可实现对snoRNA、tRNA、rRNA等多类RNA分子的2'-O-RNA甲基化修饰水平的全面检测。RiboMeth-seq主要通过碱处理或金属离子处理，进行随机RNA断裂；发生2'-O-甲基化的位置，不易断裂，不发生修饰的位点断裂或者被消解；通过识别非断裂位点，进行2'-O甲基化位点的识别。

4.tiRNA&tRFs测序：tRF和tiRNA是一类来源于成熟tRNA或前体tRNA加工过程的小RNA。tiRNA&tRFs测序全面解析tRF和tiRNA的表达情况。与氨酰-tRNA测序联用，全面解析tRNA的表达调控和生物学功能。

5.Ribo-Seq：Ribo-Seq用于研究正在翻译过程中的mRNA序列信息。Ribo-Seq与氨酰-tRNA测序结合，能够深入探究tRNA的氨酰化状态如何影响其在蛋白质合成中的翻译效率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

云序优势

 1.一站式服务：

客户只需提供细胞、组织或RNA，云序生物为您完成从样本富集，文库制备，上机测序到数据分析整套服务流程。

2.一次测序，两重维度

传统tRNA-Seq仅给出表达谱信息，mim-tRNA-Seq同步输出：

表达谱：tRNA精确定量 

氨酰化水平：通过计算3'-CCA/3'-CC比例，准确计算tRNA的氨酰化率

3.优化的实验流程：

云序生物mim-tRNA-Seq经过精心优化的实验流程，显著提升了修饰tRNA的全长cDNA合成效率与建库成功率，从源头保障数据的可靠性与覆盖度。

4.严格的质控：

云序生物对mim-tRNA-Seq实验的各个关键步骤进行严格的质控，全程监控实验质量，确保客户得到优质的数据。

5.专业的生物信息学分析：

云序生物具有专业的生物信息学团队，能够满足客户的各类深入数据分析需求。

 

 

数据分析（仅供展示 详见demo报告）

一、分析内容

1. 原始数据整理，Q30质控

2.去接头处理和序列统计

3.序列匹配与数据统计

4.tRNA的识别与注释

5.差异表达tRNA的识别与注释

6.tRNA聚类热图（Cluster）

7.tRNA散点图（Scatter）

8.tRNA火山图（Volcano）

9.tRNA氨酰化水平分析

10.差异表达tRNA氨酰化水平分析

11.tRNA氨酰化水平分布图

12.差异氨酰tRNA散点图（Scatter）

13.差异氨酰tRNA火山图（Volcano）

14.tRNA表达与氨酰化关联分析（Four Quadrant）

 

二、部分数据分析结果示例

1.tRNA表达、氨酰化水平分析

云序生物对tRNA的表达情况及氨酰化水平进行分析，通过比较3'-CCA与3'-CC末端的读段比例，计算各tRNA的氨酰化率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.tRNA聚类分析

聚类图展示样本和tRNA的聚类关系及表达丰度。横坐标表示样本聚类，样本间tRNA表达越相似，聚类越紧密；纵坐标表示tRNA聚类，基于tRNA在样本中的表达相似性。颜色深浅反映tRNA表达水平，红色越深表示上调越显著，蓝色越深表示下调越显著。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.差异tRNA散点图

散点图根据差异tRNA倍数变化直观的展示各个分组差异tRNA分布情况。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.tRNA火山图

火山图用于显示上下调差异tRNA的变化倍数和差异的显著程度，快速直观地识别那些变化幅度较大且具有统计学意义的tRNA（注：需要各处理样本重复数量三个以上才可以绘制火山图）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.tRNA氨酰化水平分布图

云序生物计算tRNA的氨酰化比例，直观展示tRNA的氨酰化水平。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.差异氨酰tRNA散点图

云序生物用散点图展示不同样本间tRNA的氨酰化分布模式。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.差异氨酰tRNA火山图

火山图用于显示氨酰化差异tRNA的变化倍数和差异的显著程度。（注：需要各处理样本重复数量三个以上才可以绘制火山图）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.四象限图

用于展示表达水平的变化与氨酰化水平的变化之间的联合分析结果。每个点代表一个tRNA，横坐标代表该tRNA两组间表达的差异倍数，纵坐标代表该tRNA在两组间氨酰化水平的差异倍数。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

高分文章案例

案例：用mim-tRNAseq对真核生物tRNA丰度与修饰状态进行高分辨率定量分析

原文：High-resolution quantitative profiling of tRNA abundance and modification status in eukaryotes by mim-tRNAseq

发表时间：2021/2/12

发表期刊：Molecular Cell

影响因子：16.6

 

 

细胞tRNA丰度的测量长期以来面临两大技术瓶颈：tRNA高度修饰导致cDNA合成受阻，以及高度同源的tRNA基因序列带来的分析困难。该研究开发的修饰诱导错配tRNA测序技术（mim-tRNA-seq）成功突破了这些限制。该技术通过建立内源修饰tRNA的全长cDNA文库构建流程，并配套开发全面的计算分析体系，能够准确捕获酵母、果蝇及人类细胞中的tRNA丰度与修饰状态，且适用于任何已知基因组的生物体。mim-tRNA-seq在一次测序中同步获取tRNA表达谱、氨酰化水平及修饰状态等多维信息，为系统解析tRNA在翻译调控及相关生理与病理过程中的功能提供了强大而全面的研究工具。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1. mim-tRNA-seq流程图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图2.mim-tRNA-Seq解析tRNA的表达差异与氨酰化状态