Nat cell Biol | 浙江大学张进等团队合作报道哺乳动物生命起始时期的脂代谢重塑图景
来源：生物探索 2024-02-04 17:53
本研究为哺乳动物着床前胚胎发育中内源性脂质组的重塑提供了宝贵的资源，并为脂质不饱和对胚胎发生和着床的调节提供了机制见解。
浙江大学张进、中国科学院遗传与发育生物学研究所税光厚、中国医科大学李达共同通讯在Nature Cell Biology (IF 21.3)在线发表题为“Low-input lipidomics reveals lipid metabolism remodelling during early mammalian embryo development”的研究论文，该研究全面研究了小鼠和人类早期胚胎发育过程中的动态脂质景观。不同发育阶段的脂质特征是不同的，特别是磷脂类。
高程度的磷脂不饱和是胚胎发育到囊胚期的保守特征。此外，发现脂质去饱和酶如SCD1是体外囊胚发育和囊胚着床所必需的。其机制之一是在八细胞胚向囊胚发育过程中，通过不饱和脂肪酸调节质膜和根尖蛋白的流动性，建立根尖-基底极性。总之，该研究为哺乳动物着床前胚胎发育中内源性脂质组的重塑提供了宝贵的资源，并为脂质不饱和对胚胎发生和着床的调节提供了机制见解。
哺乳动物的精子使卵母细胞受精后，全能性受精卵经历三到四轮细胞分裂，随后在八细胞阶段被压实。然后形成桑葚胚，桑葚胚分化为囊胚，囊胚包含内细胞团(ICM)和外层滋养外胚层(TE)细胞。这些过程依赖于母体RNA和蛋白质的降解和再合成、表观遗传重编程和染色质结构组织。这种动态转变与代谢重编程有关，在这种状态下，卵裂期早期的胚胎处于静止状态，需要丙酮酸和乳酸，然后过渡到高度氧化状态，需要葡萄糖来支持囊胚发育。重要的是，代谢物在发育和细胞命运决定中起着关键作用，如丙酮酸，它是合子基因组激活所必需的，葡萄糖，它区分TE和ICM细胞的细胞命运。早期胚胎的代谢组学分析表明，l-2-羟戊二酸是卵母细胞中高度丰富的代谢物，其缺失促进了受精后组蛋白标记的消除。然而，脂质代谢及其对哺乳动物着床前胚胎发育的影响却很少受到关注。
脂质在能量产生、分化、增殖和信号传递中起着重要作用。先前的研究表明，脂质重塑发生在无脊椎动物的发育过程中，如黑腹果蝇。对卵磷脂营养生物斑马鱼的研究揭示了胚胎发生过程中卵黄和机体中脂类的动态组成。以往对卵母细胞内源性脂肪酸和甘油三酯的研究表明，β -氧化在卵母细胞成熟和发育的能量代谢中起重要作用。对体外培养的牛胚胎的研究已经揭示了哺乳动物胚胎发生过程中的脂类。然而，对小鼠和人类胚胎体内各种类型的脂质的全局图像是缺失的。
成像技术已被用于观察脂质，这使得能够可视化脂滴(LD)的分布，并研究LD的大小、合成和维持在小鼠胚胎发育中的重要性。此外，培养基中外源脂肪酸的供应可影响多种物种的卵母细胞成熟、低温保存、氧化应激和细胞信号传导28 - 30，饱和脂肪酸的补充可导致内质网(ER)应激。这些结果突出了脂质在卵母细胞和早期胚胎发育过程中的重要和复杂作用。但是，脂质重塑的完整图景以及它通过什么机制在着床前和着床期间促进胚胎的生理发育仍然是难以捉摸的。
小鼠着床前胚胎发育阶段特异性脂质组学特征（Credit: Nature Cell Biology）
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