《FEBS Open Bio》：Multi-omics and low-input proteomics profiling reveals dynamic regulation driving pluripotency initiation in early mouse embryos
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本文通过整合单细胞转录组、表观遗传谱、低输入蛋白质组和功能验证实验，系统揭示了小鼠胚胎从8细胞到16细胞阶段从全能性向多能性转变的调控网络。研究发现8细胞胚胎仍保留部分全能性特征，并首次发现泛素-蛋白酶体系统介导的细胞骨架重塑是这一转变过程的关键分子事件，为理解早期胚胎发育的分子机制提供了新视角。
多组学揭示全能性向多能性转变的动态规律
本研究通过整合单细胞转录组分析、表观遗传谱分析和低输入蛋白质组学技术，系统解析了小鼠早期胚胎从全能性向多能性转变的分子调控网络。转录组分析显示，从4细胞到16细胞阶段的胚胎具有高度相似的转录特征，而与囊胚阶段明显不同。特别值得注意的是，8细胞胚胎仍保留部分全能性相关基因的表达特征，提示这一阶段可能处于发育潜能逐渐受限的关键窗口期。
表观遗传学分析发现，组蛋白修饰H3K4me3在全能性基因启动子区域的信号在2细胞阶段最强，随后逐渐下降；而在多能性基因启动子区域则呈现相反的趋势。这种动态变化在关键谱系特异性基因（如Dux、Cdx2、Nanog等）位点表现得尤为明显，表明表观遗传重编程在发育潜能转变中发挥重要作用。
半胚胎活检技术揭示发育潜能
为了验证8细胞阶段胚胎的发育潜能，研究团队创新性地采用了半胚胎活检技术。结果显示，尽管经过活检操作的胚胎囊胚形成率有所下降，但2细胞、4细胞和8细胞阶段的胚胎仍能形成具有正常谱系分化的囊胚。特别令人惊讶的是，8细胞阶段的胚胎在经过活检后仍能成功着床，虽然着床率较低，但这表明8细胞胚胎确实保留了一定的发育可塑性。
蛋白质组学揭示关键分子事件
通过低输入蛋白质组学技术，研究人员发现8细胞到16细胞阶段是蛋白质组重构的关键时期。功能聚类分析鉴定出5个具有时序表达特征的蛋白质集群，其中第3集群在8细胞阶段特异性高表达，且富集于泛素化介导的蛋白降解、内质网应激反应和肌动蛋白聚合等通路。进一步的相关性分析显示，全能性基因的表达与泛素-蛋白酶体通路基因呈正相关，而多能性核心基因则与之呈负相关。
泛素-蛋白酶体系统调控细胞骨架重塑
为了验证泛素-蛋白酶体系统在发育转变中的具体作用，研究人员使用蛋白酶体抑制剂MG132处理8细胞胚胎。蛋白质组学分析发现，MG132处理导致204个蛋白质表达上调，其中细胞骨架蛋白和母源蛋白的积累尤为显著。特别值得注意的是，TUBB3、TUBA3A等细胞骨架蛋白同时具有母源性和全能性相关特征，这些蛋白在8细胞阶段高表达，随后通过泛素-蛋白酶体途径被降解。
讨论与展望
本研究通过多组学整合分析，揭示了8细胞阶段是小鼠胚胎发育潜能转变的关键窗口期。泛素-蛋白酶体系统介导的细胞骨架重塑和母源蛋白清除是这一转变过程的重要分子机制。这些发现不仅深化了对早期胚胎发育机制的理解，也为提高重编程效率提供了新的理论依据。未来研究需要进一步阐明泛素化修饰如何精确调控细胞骨架动力学，以及这种调控如何影响细胞极性和谱系分化。
