Genome Biology | 清华大学颉伟团队发现稳定的母体蛋白是小鼠卵母细胞向胚胎转变过程中的基础

在卵母细胞到胚胎转变（OET）过程中，终末分化的配子被转化为多能胚胎，而这一过程在很大程度上受到母源mRNA和蛋白质的严格控制，同时，直到受精卵基因激活之前，基因组保持沉默。然而，在这个关键的发育时期，对转录组、转位组和蛋白质组如何在协同调控方面的机制仍知之甚少。

2023年7月13日，清华大学颉伟团队在Genome Biology 在线发表题为“Stable maternal proteins underlie distinct transcriptome, translatome, and proteome reprogramming during mouse oocyte-to-embryo transition”的研究论文，该研究利用高灵敏度和定量的质谱分析方法，获取了高质量的蛋白质组数据，涵盖了从完全成熟卵母细胞（FGO）到囊胚的七个小鼠发育阶段，每个阶段使用100个卵母细胞/胚胎。综合分析显示与转录组或翻译组相比，蛋白质组经历了明显的再编程。FGO到8细胞期的蛋白质组以FGO储存的蛋白质为主，而转录组和转位组更具动态性。

从FGO起源的蛋白质在囊胚中经常持续存在，而相应的转录本已经下调或降解。对于在减数分裂恢复时开始翻译的基因以及仅在胚胎中转录和翻译的基因，蛋白质与转录或翻译之间的一致性得到改善。对于半衰期较短的蛋白质，蛋白质与转录/翻译之间的一致性也得到观察。该研究建立了一个动力学模型，通过结合FGO中的初始蛋白质丰度和跨发育阶段的翻译动力学，预测蛋白质的动态变化。

将终分化的配子转变为全能的受精卵使生命得以诞生。这个过程由在卵母细胞发育过程中积累的母源RNA和蛋白质紧密控制，因为在卵母细胞生长阶段结束后，直到受精后的控制基因组激活之前，转录过程都被沉默。因此，减数分裂的恢复、受精和受精卵基因组激活之前的早期胚胎发育都受到母源产物的转录后调控。结果显示，基于转录组的蛋白质预测能力较差，如在爪蟾卵母细胞和早期胚胎中所示。翻译过程更可能与蛋白质丰度密切相关，因为它反映了蛋白质的生成速率。

在卵母细胞到胚胎转变期间，母源mRNA发生广泛的与转录无关的翻译调控。例如，关键调控因子的RNA可以在卵母细胞生长期间预先转录，但保持“休眠”状态（不被翻译），只有在减数分裂恢复后才会恢复翻译。在小鼠卵母细胞或早期胚胎中使用环己亚胺(CHX)抑制翻译会导致严重的发育停滞。然而，目前还不清楚它在预测总蛋白质丰度方面的准确性，因为后者还取决于现有蛋白质水平和蛋白质降解速率。目前，对统治哺乳动物卵母细胞-胚胎转变过程的转录组、转位组和蛋白质组之间的基本关系还缺乏全面的了解。

低输入量的液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）方法有效地定量了蛋白质的丰度（

源自Genome Biology ）

现阶段已经在哺乳动物配子和早期胚胎中进行了蛋白质组的研究。在小鼠中，以往的研究利用无标记的方法、串联质谱标签（TMT）方法或氨基酸稳定同位素标记（SILAC）方法，在每个阶段使用600-8000个卵母细胞或胚胎，鉴定了3000-6550个蛋白质。另一方面，由于实验材料非常有限，以往在哺乳动物子宫内发育过程中的完整翻译组数据尚不可用。

该研究使用无标记的质谱策略，液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）方法，生成了小鼠卵母细胞和子宫内发育的高质量蛋白质组谱，与我们的转录和翻译数据集相匹配，每个阶段使用100个卵母细胞或胚胎。通过整合这三个数据集，我们的研究提供了一个独特的机会，系统地研究在哺乳动物卵母细胞-胚胎转变过程中蛋白质、翻译和转录之间的关系。这些数据揭示了卵母细胞成熟和胚胎发育的多层次控制，阐明了卵母细胞成熟和胚胎发育的多层次控制。

原文链接：

https://doi.org/10.1186/s13059-023-02997-8

转自：“iNature”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！