2. 探究高翻譯的基因共有的翻譯調(diào)節(jié)元件

先前對小鼠的研究表明，卵母細(xì)胞成熟過程中的高翻譯表達(dá)是由RNA結(jié)合蛋白（RBP）與3'UTR結(jié)合的翻譯調(diào)節(jié)元件所調(diào)節(jié)。然而，由于缺乏翻譯組數(shù)據(jù)集，目前尚未報道人類卵母細(xì)胞中的RBP基序。因此，研究者篩選了人類GV和MII卵母細(xì)胞中高翻譯效率[ TE（>1）] 基因的3' UTR，以確定潛在的RBP位點，并研究RBP作為潛在的翻譯調(diào)控因子。研究人員篩選出了高TE MII基因中的RBP結(jié)合基序，分別為FXR1、PCBP1、DDX3X、CPEB2和CPEB4 的結(jié)合基序。此外，研究者鑒定出與卵母細(xì)胞成熟相關(guān)的GO聚類中的高 TE基因，例如“染色體分離”、“減數(shù)分裂細(xì)胞周期”和“甲基化”等。

圖3 高翻譯基因3'UTR富集出的RBP結(jié)合基序

3.  探究人類與小鼠卵母細(xì)胞的獨特翻譯基因

小鼠模型常被用于研究和推斷人類卵母細(xì)胞成熟的機制，然而，人類卵母細(xì)胞可能存在獨特的翻譯表達(dá)和調(diào)控。因此，基于小鼠和人類卵母細(xì)胞的T&T-seq，研究者通過選擇人類卵母細(xì)胞中翻譯水平較高但在小鼠卵母細(xì)胞中翻譯相對較低的DEGs，分析了獨特的人類DEGs。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了247個GV特異性基因和259個MII特異性基因，在這些獨特的人類MII基因中，DNMT1、MSH3、CENPK、OOSP2和AGO2在人類和小鼠中的翻譯表達(dá)趨勢相反(圖4f)。值得注意的是，在小鼠OOSP家族中，OOSP1和OOSP3蛋白都是在成熟過程中表達(dá)上調(diào)的，而OOSP2蛋白是在成熟過程中表達(dá)下調(diào)。然而在人的OOSP家族中卻正好相反。研究者發(fā)現(xiàn)小鼠OOSP2基因只有一個PAS基序，而OOSP1和OOSP3均有多個與PAS基序相鄰的CPE基序。相比之下，人類OOSP2是唯一同時攜帶CPE和PAS的OOSP基因（圖4）。

圖4 人與小鼠卵母細(xì)胞的翻譯組差異

4. OOSP2蛋白誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟

PPI分析顯示，OOSP2可能參與卵泡產(chǎn)生及卵母細(xì)胞成熟。為了探究OOSP2是否對卵子的成熟具有調(diào)控作用，研究者收集了GV卵母細(xì)胞，并使用帶有延時顯微鏡的孵化器來監(jiān)測卵母細(xì)胞的成熟。結(jié)果表明，添加OOSP2蛋白可以提高人卵母細(xì)胞體外成熟率，而添加OOSP2的抗體則會阻斷OOSP2蛋白的功能，從而影響卵母細(xì)胞的成熟（圖5）。此外，研究者進一步探究了OOSP2的潛在誘導(dǎo)基因或途徑。通過檢測與hReco-OOSP2、α-OOSP2或無任何添加劑共孵育1.5 h的人類GV卵母細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和翻譯組，結(jié)果表明α-OOSP2處理的GV卵母細(xì)胞保持不成熟狀態(tài)，而hReco-OOSP2處理的GV卵母細(xì)胞更接近于成熟卵子。另外，OOSP2可以直接調(diào)控下游基因的翻譯，并通過上調(diào)特定的信號通路，如小GTPase信號通路、細(xì)胞器定位通路等，來促進卵母細(xì)胞的核質(zhì)成熟（圖6）。
 

圖5 OOSP2促進人卵母細(xì)胞體外成熟


圖6 T&T-seq揭示OOSP2處理人類卵母細(xì)胞后的轉(zhuǎn)錄組和翻譯組變化

 

小結(jié)

研究者通過適用于單個卵母細(xì)胞的T&T-seq技術(shù)，揭示了人卵母細(xì)胞成熟過程中從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的時空順序調(diào)節(jié); 發(fā)現(xiàn)了小鼠和人類的卵母細(xì)胞在成熟過程中翻譯的差異化；鑒定出OOSP2分泌蛋白可能通過調(diào)控小GTPase信號通路相關(guān)蛋白的翻譯來促進卵母細(xì)胞成熟，為臨床卵母細(xì)胞體外成熟技術(shù)提供了新的技術(shù)方法及理論依據(jù)。

文章中所用的是單細(xì)胞翻譯組，而中科新生命自建立單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)平臺以來，已經(jīng)在檢測數(shù)量，檢測深度上實現(xiàn)重大突破。針對卵母細(xì)胞、受精卵、胚胎等生殖領(lǐng)域樣本，中科新生命已可在單個細(xì)胞層面實現(xiàn)高深度的蛋白鑒定，如單個小鼠卵母細(xì)胞平均2800+蛋白鑒定數(shù)，單個人卵母細(xì)胞平均4000+蛋白鑒定數(shù)。

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