tRNA 与 tRF&tiRNA 研究相关服务
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翻译调控与密码子使用偏好解决方案

从 tRNA 供给到密码子依赖的翻译：每个氨基酸对应的 isoacceptor 家族组成 tRNA 库，而 tRNA 库是密码子使用、翻译效率与保真度的关键决定因素。本方案同时刻画 tRNA 表达、修饰与氨酰化三个层面，把 tRNA 供给直接接到翻译结果上。

方案概览

这个方案量化调控 tRNA 分子功能的三个关键层面——tRNA 表达、tRNA 修饰与 tRNA 氨酰化：用 tRNA 测序与 tRNA PCR 芯片看表达，用 tRNA 氨酰化测序一次拿到表达、修饰与氨酰化三层信息，把 tRNA 供给与密码子使用、翻译效率及 mRNA 稳定性对应起来。

tRNA 表达水平显著影响 mRNA 的翻译：在病理过程中，tRNA 库的改变会通过密码子偏好直接调控目标 mRNA 的翻译效率与准确度 [1]。修饰同样影响翻译——部分修饰（如 m⁷G、m¹A）能提高 tRNA 与核糖体的亲和力，从而加快 mRNA 的翻译速度并提高稳定性 [2]。

氨酰化水平与翻译效率相关：只有装载了氨基酸的 tRNA 才能进入核糖体与密码子配对，因此氨酰化水平直接决定 tRNA 的翻译活性 [3]。方案覆盖表达（tRNA 测序、tRNA PCR 芯片）、修饰（tRNA 氨酰化测序、修饰测序）与氨酰化（tRNA 氨酰化测序）三个层面，用于密码子使用与翻译调控研究。

服务一览

服务在这个方案中的作用
tRNA 氨酰化测序（mim-tRNA-Seq）一次检测 tRNA 表达、修饰与氨酰化
tRNA 测序全谱 tRNA 表达检测，含 isoacceptor 与 isodecoder
nrStar™ tRNA PCR 芯片（H/M）多样本快速验证关键 tRNA
rtStar™ 预设计 tRNA 引物组对单条成熟 tRNA 做定量

上表中的检测均由数谱生物提供，可以单独使用，也可以按课题所处阶段组合。

方案优势

为什么用这套方案做翻译调控研究

  • 一次拿到三层信息：tRNA 氨酰化测序同时刻画 tRNA 表达、修饰与氨酰化
  • 全谱表达：tRNA 测序与 PCR 芯片覆盖 tRNA 库，含 isoacceptor 与 isodecoder
  • 密码子层面线索：同工与近似同工 tRNA 的比例、密码子偏好把 tRNA 供给与翻译连起来
  • 与翻译组学整合：氨酰化数据可与翻译活性、mRNA 层结果对照
  • 高通量验证：PCR 芯片与预设计引物可在多样本中验证关键 tRNA
  • 可直接使用的图表：每个项目都输出可用于展示与汇报的图表

背景介绍

tRNA 是细胞内丰度很高的小 RNA，负责携带氨基酸并解码遗传密码，完成蛋白质翻译 [1]。由每个氨基酸对应的 isoacceptor 家族组成的 tRNA 库，已成为研究密码子使用、蛋白翻译效率与准确度、生物学过程以及人类疾病的重要信息来源。

tRNA 表达水平显著影响 mRNA 翻译：tRNA 库的变化会通过密码子偏好直接调控目标 mRNA 的翻译效率与准确度 [1]。修饰对翻译的影响同样明显——部分修饰（如 m⁷G、m¹A）提高 tRNA 与核糖体的亲和力，加快翻译速度并提高稳定性；而异常的 tRNA 修饰会引起核糖体停滞或解码错误 [2, 4]。

氨酰化水平与翻译效率相关：只有装载氨基酸的 tRNA 才能进入核糖体与反密码子配对，氨酰化水平因此直接决定 tRNA 的翻译活性 [3]。

实验与数据分析流程

从 tRNA 供给到翻译层面的解释

样本与 RNA 质检保留小 RNA 的提取与严格 QC
tRNA 表达谱tRNA 测序或 tRNA PCR 芯片
氨酰化与修饰tRNA 氨酰化测序一次给出两层
生信分析差异表达、密码子偏好与统计
整合解读与翻译活性、mRNA 层结果对照

生物信息与交付

tRNA 氨酰化测序提供较完整的 tRNA 多组学数据与常见分析，tRNA 测序与 PCR 芯片提供聚焦型的表达谱分析，均附详细注释。

  • tRNA 差异表达分析（含 isoacceptor 与 isodecoder 注释）
  • tRNA 差异修饰分析与修饰热图
  • tRNA 氨酰化差异分析
  • 火山图与 K-means 聚类热图
  • 可直接用于展示与汇报的图表

研究应用

翻译调控方向的研究应用

  • 密码子使用与最优性：tRNA 库与同工/近似同工 tRNA 的比例受动态调控，影响翻译效率、保真度与转录本稳定性（Nat Rev Mol Cell Biol, 2018）
  • 增殖与分化：细胞增殖与分化中存在一套双程翻译调控程序（Cell, 2014）
  • 肿瘤翻译程序：m⁷G 修饰的 tRNA 提高富含相应密码子的原癌 mRNA 的翻译效率；缬氨酸氨酰-tRNA 合成酶促进黑色素瘤治疗耐药（Nat Cell Biol, 2024）
  • 发育：大脑发育过程中存在以密码子分辨率观察的翻译调控关键期（Nat Struct Mol Biol, 2023）
  • 蛋白稳态：mRNA 降解通过密码子最优性与 tRNA 供给与翻译耦联
  • 治疗响应：氨酰化水平的变化可用于解释治疗前后翻译活性的差异

方案选择对照

对比维度tRNA 氨酰化测序tRNA 测序tRNA PCR 芯片 / 预设计引物
tRNA 表达有有（全谱）有（185 条 tRNA 或单条）
tRNA 修饰有（覆盖较广，位点为预测）无无
tRNA 氨酰化有无无
更适合多层面整合分析全谱表达高通量验证

常见问题

这个方案覆盖哪些层面？
覆盖调控翻译的三个关键层面：tRNA 表达（tRNA 测序、tRNA PCR 芯片）、tRNA 修饰（tRNA 氨酰化测序、修饰测序）与 tRNA 氨酰化（tRNA 氨酰化测序）。三者合起来把 tRNA 供给与密码子使用、翻译效率及 mRNA 稳定性对应起来。
tRNA 氨酰化测序是怎么测氨酰化的？
通过检测 3′-CCA 末端的氧化/β-消除反应，tRNA 氨酰化测序可以区分 tRNA 是否装载了氨基酸。只有装载氨基酸的 tRNA 才能进入核糖体与反密码子配对，因此氨酰化水平直接决定 tRNA 的翻译活性，并与翻译效率相关。
为什么 tRNA 库对密码子使用研究重要？
由各氨基酸 isoacceptor 家族组成的 tRNA 库决定密码子的解码方式：一个密码子既可由完全配对的反密码子解码，也可由摆动位存在单碱基错配的近似同工 tRNA 解码；同工与近似同工 tRNA 的比例受动态调控，进而影响翻译效率、保真度与转录本稳定性。
生物信息分析包含哪些内容？
tRNA 氨酰化测序包含 tRNA 差异表达、差异修饰、修饰热图与氨酰化差异分析，并附详细注释；tRNA 测序与 PCR 芯片项目包含差异表达分析、火山图与聚类热图，均附可直接使用的图表。
能否与翻译组学数据整合？
可以。tRNA 氨酰化谱可以与翻译活性数据对照，把 tRNA 供给直接接到翻译效率与 mRNA 稳定性的测量结果上，在条件、细胞类型与疾病模型之间做比较。

参考文献

  • [1] Orellana EA, Siegal E, Gregory RI. tRNA dysregulation and disease. Nature Reviews Genetics, 2022. PMID: 35681060
  • [2] Gingold H, et al. A dual program for translation regulation in cellular proliferation and differentiation. Cell, 2014. PMID: 25215487
  • [3] Hanson G, Coller J. Codon optimality, bias and usage in translation and mRNA decay. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2018. PMID: 29018283
  • [4] Kirchner S, Ignatova Z. Emerging roles of tRNA in adaptive translation, signalling dynamics and disease. Nature Reviews Genetics, 2015. PMID: 25534324