對(duì)于所有動(dòng)物來(lái)說(shuō)，從卵母細(xì)胞到胚胎都是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)變，這意味著發(fā)育過(guò)程的正式開(kāi)始。這種轉(zhuǎn)變會(huì)使卵母細(xì)胞成為能夠形成各種細(xì)胞類型的全能細(xì)胞。

    細(xì)胞全能性的誘導(dǎo)，需要基因表達(dá)發(fā)生劇烈的改變。目前，人們主要在轉(zhuǎn)錄水平上研究這樣的改變。然而Whitehead研究所的Terry Orr-Weaver指出，在發(fā)育正式啟動(dòng)的關(guān)鍵時(shí)刻，并不存在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控。

    “這時(shí)有其他機(jī)制為細(xì)胞賦予全能性，”Orr-Weaver說(shuō)。“我們看到，隨著發(fā)育的正式開(kāi)始，出現(xiàn)了大量翻譯水平上的變化。”

    為了解析這一過(guò)程，Orr-Weaver及其同事將果蠅作為模式系統(tǒng)，在卵母細(xì)胞向胚胎轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，廣泛分析了蛋白的翻譯情況。他們采用了三種復(fù)雜的技術(shù)：全面的多聚核糖體分析、核糖體印記分析和定量的質(zhì)譜分析，并在此基礎(chǔ)上獲得了迄今未至最為全面的數(shù)據(jù)。文章于五月二十九日發(fā)表在Cell旗下的Cell Reports雜志上。

    研究人員驚訝的發(fā)現(xiàn)，在卵母細(xì)胞向胚胎轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，有成百上千的mRNA受到了翻譯水平上的調(diào)控（上調(diào)或下調(diào)）。而PNG蛋白激酶是這種調(diào)控的主要調(diào)控子。

    Orr-Weaver等人曾在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，已受精胚胎的有絲分裂起始需要PNG激酶起作用。當(dāng)時(shí)他們認(rèn)為，PNG激酶的調(diào)控效果只是激活少數(shù)目標(biāo)的翻譯。但這項(xiàng)最新研究顯示，PNG的作用范圍非常廣，能夠?qū)Ψg起到正面和負(fù)面的影響。

    “這一發(fā)現(xiàn)很令人意外，”文章的第一作者Iva Kronja說(shuō)。“我們之前只知道三個(gè)受PNG調(diào)控的mRNA?，F(xiàn)在我們卻發(fā)現(xiàn)，在卵母細(xì)胞向胚胎轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，PNG控制著大量mRNA的翻譯狀態(tài)（翻譯激活mRNA的60%，翻譯抑制mRNA的70%）。

    此外研究還顯示，大約有60種mRNA的翻譯被上調(diào)，但其生成的蛋白卻沒(méi)有出現(xiàn)相應(yīng)的水平升高。這種矛盾現(xiàn)象說(shuō)明，發(fā)育之初的翻譯激活伴隨著蛋白的降解，二者同時(shí)發(fā)生。在蛋白質(zhì)組發(fā)生重置細(xì)胞獲得全能性時(shí)，這樣的補(bǔ)償機(jī)制有助于維持蛋白的總體水平，為胚胎發(fā)育做好準(zhǔn)備。Kronja相信，細(xì)胞中存在著某種質(zhì)控系統(tǒng)維護(hù)上述平衡。