1.文章简介
| 文章题目 | Regulation of Poly(A) Tail and Translation during the Somatic Cell Cycle |
| 中文题目 | 细胞周期中Poly(A)尾巴长度和翻译效率的调控 |
| 期刊名 | Molecular Cell IF:13.958 |
| 发表时间 | 2016 |
| 实验材料 | HeLa细胞 |
| 测序平台 | HiSeq 2500 |
| 相关产品 | PolyA-Seq |
2.研究背景
V. Narry Kim实验室于2014年开发了可用于高通量检测Poly(A)尾巴长度的TAIL-seq技术，并发现在胚胎细胞以外Poly(A)尾巴长度和翻译效率并无明显的线性相关关系。现在该实验室的研究者们利用TAIL-seq和核糖体分析（ribosome profiling）技术，分析细胞周期中Poly(A)尾巴长度和翻译调控的关系。
3.研究内容
通过检测分析HeLa细胞中Poly(A)尾巴长度分布、mRNA表达量及核糖体分布，研究者们发现某些细胞周期调控基因的Poly(A)尾巴长度随着细胞周期推进发生显著改变，并与其在M期的翻译抑制相关。在Poly(A)尾巴短于20个核苷酸时，Poly(A)尾巴长度与翻译效率呈正相关关系。
4.研究方法
取样：同步至细胞周期中S和M时期的HeLa细胞
建库、测序：采用HiSeq 2500平台进行TAIL-seq、RNA-seq和ribosomal profiling。
4.研究成果
1.Poly(A)尾巴长度在细胞周期中动态变化
利用TAIL-seq技术，研究者们确定了HeLa细胞中5252个基因的Poly(A)尾巴长度。并发现在S和M时期，71个基因的Poly(A)尾巴长度发生显著变化，其中64个基因Poly(A)尾巴在M期显著缩短，7个基因在M期增长。这些Poly(A)尾巴长度显著变化的基因在功能上多富集到细胞周期调控、微管细胞骨架和泛素连接酶活性调控等方面（图1）。研究者们利用Hire-PAT技术对检出的Poly(A)尾巴长度显著变化的基因进行了验证。
图1、Poly(A)尾巴长度在细胞周期中的动态变化
2.mRNA翻译效率检测
研究者们接下来利用RNA-seq和核糖体分析（ribosome profiling）技术检测mRNA翻译效率。由于在M期一些mRNA的Poly(A)尾巴非常短，研究者们使用了rRNA消解（rRNA depletion）方法进行RNA-seq的建库和测序。由于选择了不同的RNA-seq建库方法，研究者们发现一些过去被认为在M期翻译活性上升的基因，如CDK1和TOP2A，事实上翻译活性在M期下降（图2）。
图2、利用rRNA消解建库和核糖体分析进行mRNA表达和翻译效率检测
3. 细胞周期中mRNA翻译效率和Poly(A)长度的调控
在比较了细胞周期各时期Poly(A)长度和mRNA翻译效率的差异后，研究者们发现仅当Poly(A)长度小于20个核苷酸时，Poly(A)长度和翻译效率成正比（图3）。但细胞中绝大部分mRNA的Poly(A)长度均大于20 nt，这部分基因的翻译调控可能受其他机制调节。
图3、Poly(A)尾巴长度和翻译效率在细胞周期中的关系
4. 细胞周期中的mRNA表达规律
研究者们对细胞周期中mRNA水平、翻译效率和Poly(A)长度发生变化的基因绘制了热图，并进行了功能聚类（图4）。细胞中基因表达产物的水平可能受到转录水平调控、转录后水平暨Poly(A)长度调控和翻译水平的调控，这几种调控方式相对独立，受不同方式调控的基因在功能上也富集不同的类别上。
图4、Poly(A)尾巴长度和翻译效率在细胞周期中的关系
原文出处：
Park, J.-E., Yi, H., Kim, Y., Chang, H., & Kim, V. N. (2016). Regulation of Poly(A) Tail and Translation during the Somatic Cell Cycle.Molecular Cell, 62(3), 462–471. http://doi.org/10.1016/j.molcel.2016.04.007.
