科研进展

高绍荣课题组《Cell Reports 》发文首次报道小鼠植入前胚胎蛋白质组动态图谱

来源:   作者:   发布时间:2017-12-27   阅读次数:3493

       2017年12月26日,同济大学高绍荣课题组与华东师范大学廖鲁剑课题组合作在Cell子刊《Cell Reports》杂志在线发表题为“Protein Expression Landscape of Mouse Embryos during Pre-implantation Development”的文章。首次报道了小鼠植入前胚胎蛋白质组动态图谱,揭示了早期胚胎发育过程中蛋白质水平的独有模式。
       在受精之后,终末分化的两种生殖细胞结合形成具有全能性的受精卵,并逐渐分化形成一个完整的生命体,在这个过程中,母源蛋白的储存和降解保证了受精过程和卵裂早期重编程的正确发生,而胚胎基因组表达蛋白的合成和发挥作用是胚胎继续发育和分化的重要保证,相比转录组的研究,蛋白质作为大部分功能实现的最终分子是胚胎发育和调控的主要执行者,其动态变化对于研究早期胚胎发育调控十分重要。然而由于技术水平的限制和材料获取的难度,植入前胚胎的蛋白质组研究一直未能实现。
       高绍荣课题组利用高灵敏的蛋白定量质谱技术,检测了小鼠植入前胚胎受精卵,2-细胞,4-细胞,8-细胞,桑葚胚和囊胚等六个时期的蛋白质组信息,成功确认了植入前胚胎中四千多个蛋白的含量变化信息,并首次绘制了植入前胚胎蛋白质组动态图谱。

图1:小鼠植入前胚胎蛋白质组图谱的定量测定

       他们的研究发现早期胚胎发育中存在显著的蛋白水平和蛋白修饰的变化,他们鉴定发现了大量母源蛋白,以及与胚胎分化和囊胚形成密切相关的蛋白。通过蛋白互作调控网络分析,他们成功预测了一些胚胎发育过程中的重要调控因子,并进行了验证。如rRNA结合蛋白Rrp9被发现可能是囊胚形成的关键蛋白,验证发现该基因在胚胎的敲降将直接引发胚胎在桑葚胚阶段的死亡。对蛋白的修饰分析,发现了许多重要激酶和信号通路的磷酸化在植入前胚胎中存在显著变化。联合转录组数据分析,进一步发现植入前胚胎中蛋白的表达变化与mRNA的变化并不一致,而是存在错位,并且在受精后,可以观察到明显的与蛋白变化无关的大量母源RNA降解,这表明在早期胚胎中存在丰富的RNA转录后调控,如RNA选择性降解与选择性翻译等。这些发现都为胚胎发育的调控机制研究提供了新的方向。

图2 小鼠植入前胚胎蛋白组和转录组差异显著

       该成果填补了植入前胚胎发育在蛋白质组水平上的研究空白,为深入研究胚胎发育的机制提供了全新的数据依据和研究方向。同济大学生命科学与技术学院的高绍荣教授和华东师范大学的廖鲁剑教授为本文的共同通讯作者,同济大学的高亚威副教授,刘晓雨博士,李翀副研究员以及华东师范大学的唐彬老师为本文的共同第一作者。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委学术带头人计划,晨光计划、上海浦江人才计划以及国家985计划的资助。

 

Cell Reports-Gaolab.pdf

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