16.15: 리보솜 프로파일링

리보솜 프로파일링(Ribosome profiling) 또는 리보 염기서열분석(ribo-sequencing)은 세포의 활성 번역에 대한 스냅샷을 생성하는 심층 염기서열분석 기법입니다. 리보솜으로 보호되는 mRNA를 선택적으로 염기서열분석하여 특정 시점에서 세포의 번역 환경에 대한 통찰력을 얻습니다.

리보솜 프로파일링의 응용

리보솜 프로파일링은 특정 장기 또는 조직 유형 내부의 번역에 대한 생체 내 모니터링, 새로운 단백질 합성 수준 정량화 등 많은 응용 분야를 가지고 있습니다.

이 기술은 번역된 개방형 판독 프레임을 식별하고 기능을 알 수 없는 특성화된 단백질의 짧은 펩타이드 및 동형을 포함하여 새로운 번역 제품을 발견하는 데 도움이 됩니다. 리보솜 프로파일링은 또한 외부 신호를 받을 때까지 번역되지 않은 세포 내의 여러 mRNA를 식별하는 데 도움이 됩니다.

리보솜 프로파일링의 기술적 과제

리보솜 프로파일링은 많은 양의 샘플에 대한 요구 사항, 적시 번역 억제에 대한 신뢰성, RNA 오염과 같은 많은 기술적 과제에 직면해 있습니다.

급속 동결 기술은 빠른 번역 억제 문제를 극복할 수 있습니다. 이는 시클로헥시미드(cycloheximide)와 같은 번역 신장 억제제(translation elongation inhibitor)와 비교하여 세포 내 리보솜 분포를 효율적으로 포착하는 데 도움이 됩니다.

mRNA에 결합하는 리보솜 RNA(rRNA)는 일반적으로 리보솜 프로파일링 중에 제거됩니다. 그러나 때때로 몇 가지 rRNA 오염 물질이 여전히 관찰됩니다. 연구자들은 이중특이적 뉴클레아제(DSN) 효소를 사용하여 캄차카 게의 간췌장에서 분리된 rRNA 오염을 줄여 dsDNA와 DNA-RNA 하이브리드를 절단합니다. 이 방법은 차세대 염기서열분석 및 RNA-seq 라이브러리에서 rRNA가 고갈되기 전에 cDNA 라이브러리를 정규화하는 데에도 자주 사용됩니다.

리보솜 프로파일링의 또 다른 한계는 데이터 분석에 있으며, 이를 위해서는 생물정보학에 대한 적절한 전문 지식이 필요합니다. 이 문제를 해결하기 위해 R 패키지 riboSeqR이 사용되며, 여러 샘플에 대한 리보솜 프로파일링 데이터를 해결하는 방법을 제공합니다.