CD:北京大学乔杰/黄超兰/闫丽盈对人类植入前胚胎发育中的阶段特异性蛋白质组进行功能分析

2023-01-27 iNature iNature 发表于陕西省

胚胎植入前发育是产生新生命的第一步。通过应用单细胞测序,绘制了人类着床前发育过程中表观基因组和转录组调控的图谱。

胚胎植入前发育是产生新生命的第一步。通过应用单细胞测序,绘制了人类着床前发育过程中表观基因组和转录组调控的图谱。相比之下,由于传统的质谱分析(MS)缺乏珍贵的人类胚胎样本,对胚胎蛋白质组的研究受到严重限制。

2023年1月24日,北京大学乔杰、黄超兰及闫丽盈共同通讯在Cell Discovery在线发表题为“Functional profiling of stage-specific proteome and translational transition across human pre-implantation embryo development at a single-cell resolution”的研究论文,该研究在单细胞分辨率下对人类植入前胚胎发育中的阶段特异性蛋白质组进行了功能分析。

图片
 
单细胞蛋白质组学(SCP)技术已经落后于单细胞测序,原因是预处理过程中蛋白质的丢失和MS中肽的不可扩增。在着床前发育阶段,单个细胞的大小从一个卵母细胞的~120µm减少到囊胚中一个卵裂球的~15µm。相应蛋白的数量从100 ng减少到~100 pg。这给人类胚胎蛋白质组学研究带来了巨大的技术挑战。
 
为了突破技术瓶颈,作者应用了最先进的超高灵敏度质谱技术和纳升级油-气-液滴(OAD)芯片实现了SCP,并能够在人体着床前发育过程中识别单个细胞中的数千种蛋白质。作者在人类早期胚胎发育的7个关键阶段共收集了58个单卵母细胞或卵细胞样本用于蛋白质组分析。根据蛋白质组学分析,作者在单个卵母细胞中鉴定出大约3000种蛋白质。
 
在胚胎发育过程中,由于细胞快速分裂和细胞大小减小,囊胚单细胞中编码蛋白的数量减少到约1000个。各阶段重复样本的平均相关系数约为0.7,表明重复性好。主成分分析(PCA)和无监督分层聚类表明,样本很好地符合人类胚胎发育的相应阶段,除了三个来自桑葚期胚胎的细胞与相邻的8细胞胚粒聚集在一起外,8细胞胚胎与桑葚胚的蛋白质组学特征具有较高的相似性。
 
图片
人体着床前发育过程中动态蛋白表达的景观(图源自Cell Discovery 
 
正如先前报道的那样,在人类着床前发育过程中,转录组和蛋白质组之间的相关系数也普遍较低。为了进一步描述人类着床前发育的翻译活动,作者揭示了新生蛋白翻译的模式。作者分析了准备翻译的prime-state基因,这些基因在某一阶段表现出较高的mRNA水平,但没有蛋白表达,在下一阶段表现出重新翻译。观察到两次明显的上升。
 
第一次上升是从受精卵到受精后的2细胞期,第二次上升是从8细胞期到桑葚胚期。这两波数百个蛋白分别在MZT14之前和合子基因组激活(ZGA)之后分别进行了从头转译。因此,前一波从头翻译被定义为由母体mRNA触发的“母体蛋白组激活”(MPA),可能是MZT的脉冲启动;第二波从头翻译被定义为“合子蛋白质组激活”(ZPA),由合子基因执行以促进进一步发育。为了验证作者的假设,作者进行了GO分析。MPA蛋白在MZT前参与“RNA聚合酶II转录终止”抑制转录;ZPA蛋白被激活,在ZGA后发挥“翻译起始”作用,以进一步发育。这种从MPA到ZPA的翻译转变确保了人类着床前发育的MZT过程。
 
目前所知,这是首次在单细胞水平上对人类植入前胚胎的蛋白质组进行调查。对翻译活性的深入研究回答了有关阶段特异性蛋白质表达和蛋白质组学MZT模式的问题。这项对人类胚胎的蛋白质组学研究促进了对人类植入前发育过程中功能蛋白质网络的进一步理解和研究。
 
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41421-022-00491-2

版权声明:
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料,版权均属于梅斯医学所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章,或“梅斯号”自媒体发布的文章,仅系出于传递更多信息之目的,本站仅负责审核内容合规,其内容不代表本站立场,本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。
在此留言
评论区 (0)
#插入话题

相关资讯

Cell:改写认知,首次证实:“垃圾DNA”是胚胎发育的关键

在人的生命中,有一个阶段是一个双细胞的胚胎(two-celled embryo)。近日,发表在Cell杂志上的一项突破成果表明,胚胎发育能够通过这一阶段与先前被科学家们视为“垃圾”的一种DNA密切相关!

J Pineal Res:褪黑激素可保护鱼藤酮诱导的胚胎发育障碍

褪黑激素,是松果体的主要激素,对线粒体有许多有益的作用。多项研究表明,在成熟过程中,褪黑激素可防止毒素诱导的卵母细胞质量下降。但关于褪黑激素对接触毒素的早期胚胎的有益影响的信息很少,其作用机制尚不明确。鱼藤酮是一种广泛应用于农业的化学物质,可诱导线粒体毒性,进而破坏生殖系统,影响卵母细胞的成熟、排卵和受精。Ying‐Jie Niu等人研究了褪黑激素是否可通过其线粒体保护作用减轻鱼藤酮暴露对胚胎发育

SCIENCE:黄强/沈西凌/ Rudolf Jaenisch团队合作,直视小鼠胚胎发育过程

在这项研究中,研究人员将一个窗口植入小鼠子宫,以可视化胚胎发育。可视化过程从胚胎发育的第9.5天开始,到小鼠出生。这种可拆卸的腹腔内窗口允许操纵和高分辨率成像。

Blood:组织因子途径抑制物参与脑血管发育

组织因子途径抑制物(TFPI)可抑制凝血级联反应中促进凝血酶生成的蛋白酶,TFPI和FV在调节促凝血反应中存在直接联系,但它们对血管生成的作用尚不明确。

Science:陈子江院士团队发表人类早期胚胎翻译组图谱,揭示生命初期关键机制

首次报道了人类与小鼠在卵子向早期胚胎转变过程中,翻译水平动态变化存在物种差异。

Epigenetics:组蛋白赖氨酸脱甲基酶KDM7A是胚胎正常发育所必需的

越来越多的证据表明,组蛋白赖氨酸脱甲基酶(KDMs)在胚胎发育的调控中发挥着关键作用。本研究调查了KDM7A(一种已知作用于H3K9和H3K27的单(me1)和双(me2)甲基化的赖氨酸去甲基化酶)是