本文是一篇关于哺乳动物卵母细胞到胚胎转变（Oocyte-to-Embryo Transition, OET）过程中翻译调控机制的研究论文。研究由来自清华大学、北京大学、中国科学院等多家机构的科研团队合作完成，主要作者包括Zhuqing Xiong、Kai Xu、Zili Lin、Feng Kong、Qiujun Wang、Yujun Quan等。该研究于2022年6月发表在《Nature Cell Biology》期刊上。
哺乳动物的卵母细胞在发育过程中经历了一系列复杂的转变，最终形成全能性的胚胎。这一过程中，卵母细胞的转录活动逐渐停止，胚胎的基因组在受精后才会被激活（Zygotic Genome Activation, ZGA）。在此期间，卵母细胞依赖母源mRNA的翻译调控来支持胚胎的早期发育。然而，哺乳动物OET过程中的翻译调控机制尚未完全阐明，尤其是如何通过mRNA的翻译调控来协调卵母细胞的成熟和胚胎的早期发育。
本研究旨在揭示哺乳动物OET过程中翻译调控的动态变化及其分子机制，特别是通过开发一种超灵敏的核糖体测序技术（Ribo-lite），研究卵母细胞和早期胚胎中的翻译景观（translatome），并探讨翻译调控与mRNA稳定性、poly(A)尾长度之间的相互作用。
研究团队开发了一种名为Ribo-lite的超灵敏核糖体测序技术，能够在小样本量（30-150个卵母细胞或胚胎）甚至单细胞水平上进行翻译组分析。Ribo-lite通过优化RNase I的浓度、跳过rRNA去除步骤、使用单管反应等方法，显著提高了测序的灵敏度和准确性。研究团队利用Ribo-lite技术对小鼠卵母细胞和早期胚胎的翻译组进行了系统分析，并结合poly(A)尾长度测序（PAIso-seq）技术，研究了翻译调控与poly(A)尾长度变化之间的关系。
Ribo-lite技术的开发与验证：Ribo-lite技术能够在低输入样本（如50个HEK293细胞或单个卵母细胞）中准确检测翻译活动，且与传统的核糖体测序技术相比，具有更高的灵敏度和准确性。研究团队通过Ribo-lite技术成功捕捉到了卵母细胞和早期胚胎中翻译活动的动态变化。
翻译景观的动态变化：研究发现，卵母细胞到胚胎转变过程中，翻译活动呈现出四种主要模式：（1）OET上调基因在卵母细胞成熟过程中翻译水平显著上升；（2）母源特异性基因在卵母细胞和早期胚胎中高表达，但在后期被下调；（3）OET下调基因在卵母细胞成熟过程中翻译水平下降，但在胚胎早期重新激活；（4）胚胎特异性基因在ZGA后开始翻译。这些翻译活动的变化与poly(A)尾长度的变化密切相关。
CPE在翻译调控中的作用：研究发现，3’非翻译区（3’ UTR）中的胞质多腺苷酸化元件（Cytoplasmic Polyadenylation Elements, CPEs）在翻译调控中起关键作用。特别是靠近多腺苷酸化信号位点（PAS）的CPE（称为PAPCPE）能够显著抑制卵母细胞中的翻译，而在卵母细胞成熟过程中，这些PAPCPE介导的翻译抑制被解除，导致翻译激活。
CCR4-NOT复合物和BTG4在翻译下调中的作用：研究发现，CCR4-NOT复合物及其关键适配蛋白BTG4在卵母细胞成熟过程中介导了翻译的下调。BTG4不仅调控了部分基因的选择性去腺苷酸化，还参与了极短尾转录本的生成。
翻译调控与ZGA的关系：研究发现，许多在卵母细胞成熟过程中被翻译抑制的基因在ZGA前重新被激活，这些基因主要编码转录调控因子，表明它们在ZGA和母源mRNA清除中起重要作用。
本研究通过开发Ribo-lite技术，揭示了哺乳动物OET过程中翻译调控的动态变化及其分子机制。研究发现，翻译调控与mRNA稳定性、poly(A)尾长度之间存在复杂的相互作用，特别是PAPCPE和CCR4-NOT复合物在翻译调控中起关键作用。这些发现为理解哺乳动物早期胚胎发育中的翻译调控提供了新的见解，并为未来的相关研究提供了重要的技术手段。
本研究不仅为理解哺乳动物早期胚胎发育中的翻译调控机制提供了新的见解，还为未来的相关研究提供了重要的技术手段。Ribo-lite技术的开发为研究其他样本量有限的翻译调控问题提供了新的可能性，特别是在临床研究和单细胞分析中具有广泛的应用前景。