「Nature子刊」清華攜手中山：單細胞轉錄組和翻譯組雙組學揭示了人類卵母細胞成熟的潛在機制

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作者：Sophia

導讀：

基因表達通常基於分子生物學的中心原則從轉錄組推斷出來的。然而，基因表達的轉錄後調控和翻譯控制可能會改變初始轉錄譜。因此，翻譯組作為最終基因表達的量度比轉錄組更準確。尤其是在經歷非活性轉錄程式或區域性翻譯調節的細胞中，例如卵母細胞，神經元和免疫細胞。因此，同時測量轉錄組和翻譯組將提供更全面和準確的基因表達評估。

8月31日，由清華大學和中山大學科學家聯手合作進行的研究論文“Single-cell transcriptome and translatome dual-omics reveals potential mechanisms of human oocyte maturation”發表在國際期刊《Nature Communications》上，

透過單細胞多組學研究和幹細胞體外分化試驗為研究人類卵母細胞中的基因表達開闢了新的途徑

。

https：//www。nature。com/articles/s41467-022-32791-2

研究概括

01

在這項研究中，科學家們開發了一種使用低輸入和單小鼠卵母細胞的翻譯組和轉錄組的雙組學（T&T-seq）策略，並用它來表徵小鼠和人類卵母細胞成熟的轉錄組和翻譯組。

T&T-seq分析揭示了小鼠和人卵母細胞之間不同的翻譯表達模式，並描繪了卵母細胞成熟期間的過程，即從細胞質到細胞核的順序基因表達調控

。此外，科學家們還鑑定了OOSP2誘導因子在人卵母細胞成熟中的作用，且證明了OOSP2透過許多下游基因的翻譯上調誘導卵母細胞成熟。單卵母細胞T&T-seq的分析進一步闡明，OOSP2透過翻譯調節誘導特定的訊號通路，包括小GTP酶。

GV基因和MII基因

02

為了使用T&T-seq鑑定卵母細胞成熟過程中的差異表達基因，研究人員透過結合50個卵母細胞、10個或單個卵母細胞樣本，選擇了GV或MII中高度翻譯的基因。

透過比較它們GV和MII階段的表達，共鑑定出464個富含GV的基因和439個MII的基因。

火山圖和基因本體論分析都證實，10個卵母細胞和1個卵母細胞樣本的T&T-seq，以及miniRibo-seq樣本，產生了相似的DEG譜和GV和MII分期之間的差異調控通路。

OOSP2促進人卵母細胞體外成熟

03

與小鼠OOSP2不同，人類的OOSP2與BMP15和H1FOO具有共表達關係，表明OOSP2可能參與卵泡發生和卵母細胞成熟。我們進一步證實，OOSP2與BMP15共表達，並透過對人卵巢切片進行免疫染色來定位到人卵母細胞。

如果人類卵母細胞分泌OOSP2以誘導其成熟，則在GV卵母細胞的體外成熟（IVM）培養中加入人重組OOSP2（hRec-OOSP2）可能會增加成熟卵母細胞的百分比。

研究意義

04

T&T-seq翻譯組的基因表達覆蓋率明顯高於目前使用的蛋白質組學方法。

此外，量化蛋白質的差異表達需要在經典蛋白質組學中進行同位素標記，這限制了它們在單細胞水平上的使用和準確性。相反，

T&T-seq允許在轉錄和翻譯水平上測量基因表達，從而全面記錄相同基因和相同細胞中兩個級別的基因調控。

值得注意的是，人類GV和MII卵母細胞的翻譯組在PCA中分離良好。而轉錄組部分重疊，突出了翻譯組更準確地反映了細胞狀態和/或發育階段的變化，例如GV與MII。進一步的分析表明，大多數轉錄基因保持不變，儘管更多的基因從GV差異地翻譯成MII卵母細胞。因此，我們驗證了人類卵母細胞中基因表達的一致模式，具有預期的轉錄沉默和翻譯活性趨勢，類似於其他哺乳動物物種的卵母細胞。

參考資料：

https：//www。nature。com/articles/s41467-022-32791-2

注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。

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