上海
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作者：Sophia
导读：基因表达通常基于分子生物学的中心原则从转录组推断出来的。然而，基因表达的转录后调控和翻译控制可能会改变初始转录谱。因此，翻译组作为最终基因表达的量度比转录组更准确。尤其是在经历非活性转录程序或局部翻译调节的细胞中，例如卵母细胞，神经元和免疫细胞。因此，同时测量转录组和翻译组将提供更全面和准确的基因表达评估。
8月31日，由清华大学和中山大学科学家联手合作进行的研究论文“Single-cell transcriptome and translatome dual-omics reveals potential mechanisms of human oocyte maturation”发表在国际期刊《Nature Communications》上，通过单细胞多组学研究和干细胞体外分化试验为研究人类卵母细胞中的基因表达开辟了新的途径。
https://www.nature.com/articles/s41467-022-32791-2
研究概括
01
在这项研究中，科学家们开发了一种使用低输入和单小鼠卵母细胞的翻译组和转录组的双组学（T&T-seq）策略，并用它来表征小鼠和人类卵母细胞成熟的转录组和翻译组。T&T-seq分析揭示了小鼠和人卵母细胞之间不同的翻译表达模式，并描绘了卵母细胞成熟期间的过程，即从细胞质到细胞核的顺序基因表达调控。此外，科学家们还鉴定了OOSP2诱导因子在人卵母细胞成熟中的作用，且证明了OOSP2通过许多下游基因的翻译上调诱导卵母细胞成熟。单卵母细胞T&T-seq的分析进一步阐明，OOSP2通过翻译调节诱导特定的信号通路，包括小GTP酶。
GV基因和MII基因
02
为了使用T&T-seq鉴定卵母细胞成熟过程中的差异表达基因，研究人员通过结合50个卵母细胞、10个或单个卵母细胞样本，选择了GV或MII中高度翻译的基因。通过比较它们GV和MII阶段的表达，共鉴定出464个富含GV的基因和439个MII的基因。火山图和基因本体论分析都证实，10个卵母细胞和1个卵母细胞样本的T&T-seq，以及miniRibo-seq样本，产生了相似的DEG谱和GV和MII分期之间的差异调控通路。
OOSP2促进人卵母细胞体外成熟
03
与小鼠OOSP2不同，人类的OOSP2与BMP15和H1FOO具有共表达关系，表明OOSP2可能参与卵泡发生和卵母细胞成熟。我们进一步证实，OOSP2与BMP15共表达，并通过对人卵巢切片进行免疫染色来定位到人卵母细胞。如果人类卵母细胞分泌OOSP2以诱导其成熟，则在GV卵母细胞的体外成熟（IVM）培养中加入人重组OOSP2（hRec-OOSP2）可能会增加成熟卵母细胞的百分比。
研究意义
04
T&T-seq翻译组的基因表达覆盖率明显高于目前使用的蛋白质组学方法。此外，量化蛋白质的差异表达需要在经典蛋白质组学中进行同位素标记，这限制了它们在单细胞水平上的使用和准确性。相反，T&T-seq允许在转录和翻译水平上测量基因表达，从而全面记录相同基因和相同细胞中两个级别的基因调控。
值得注意的是，人类GV和MII卵母细胞的翻译组在PCA中分离良好。而转录组部分重叠，突出了翻译组更准确地反映了细胞状态和/或发育阶段的变化，例如GV与MII。进一步的分析表明，大多数转录基因保持不变，尽管更多的基因从GV差异地翻译成MII卵母细胞。因此，我们验证了人类卵母细胞中基因表达的一致模式，具有预期的转录沉默和翻译活性趋势，类似于其他哺乳动物物种的卵母细胞。
参考资料：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-32791-2
注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。
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