NCB展望丨木良善/朱文成团队合作总结基于蛋白质组学的哺乳动物卵母细胞与早期胚胎发育研究进展|哺乳动物|木良善|母源|母细胞|蛋白质组学

长期以来，学界对哺乳动物卵母细胞成熟与早期胚胎发育的理解多聚焦于转录、翻译和表观层面。然而，卵母细胞在进入减数分裂后便处于近乎完全的转录沉默状态，受精后的早期胚胎中也存在广泛的转录 - 翻译解偶联。因此，在这一关键发育窗口内，转录本丰度并不能充分反映蛋白质层面的调控状态。蛋白质组学，尤其是近年迅速发展的低起始量与单细胞蛋白质组学，成为了突破转录组局限、捕捉发育能力分子决定因素的关键技术。

2026年6月11日，复旦大学附属中山医院生殖医学中心木良善团队与深圳湾实验室分子生理研究所朱文成团队在 Nature Cell Biology 发表了题为 Proteomics-based insights into mammalian oocyte and early embryo development 的 Perspective 文章。系统总结了蛋白质组学在卵母细胞成熟和胚胎发育中的应用，并强调其能揭示转录组难以捕捉的发育机制。文章指出，蛋白质及其翻译后修饰不仅是发育程序的执行者，更通过动态调控母源 - 合子转换（ MZT ）、合子基因组激活（ ZGA ）和细胞命运决定等关键过程，主动塑造早期胚胎的发育轨迹。此外，文章还讨论了这些发现的临床意义，为理解生殖衰老、提高卵母细胞质量和改善辅助生殖技术结果方面提供了理论基础。

文章首先总结了生殖和发育领域蛋白质组学的技术进展。高灵敏度质谱、低输入量样本处理和单细胞蛋白质组学等技术的发展，使研究者能够从极少量样本甚至单个卵母细胞中获得较深的蛋白质组覆盖，从而在蛋白质层面解析早期发育过程中的分子变化。卵母细胞成熟过程中，蛋白质组学研究揭示了从生发泡期到成熟卵母细胞阶段的大规模蛋白质重塑。研究表明，母源调控、减数分裂、蛋白稳态以及细胞骨架组织等过程伴随显著的蛋白动态变化；同时，磷酸化、乳酰化、泛素化和 N- 糖基化等翻译后修饰介导的蛋白质活性调控参与母源 mRNA 清除、代谢调控和减数分裂进程，提示卵母细胞成熟不仅依赖蛋白丰度变化，也受到蛋白功能状态转换的精细调控。在早期胚胎发育阶段，文章系统讨论了蛋白质组动态变化在 MZT 、 ZGA 和细胞谱系决定中的作用。研究表明，人类和小鼠在ZGA的发生时间及调控模式上存在明显差异，体现出早期发育调控的物种特异性。文章进一步指出，植入前胚胎发育过程中转录动态与蛋白动态并不同步，部分 ZGA 阶段激活基因对应的蛋白会在后续囊胚阶段逐渐积累，被称为 "ZGA-burst” 蛋白（如人类的 CTCF 、小鼠的 T tf 1 等）。这表明蛋白质组学能够揭示转录组难以捕捉的时间差异，并为理解早期胚胎发育过程中的功能调控提供补充信息。

图 1. 蛋白质组学解析小鼠和人类卵母细胞成熟与合子基因组激活

此外，文章还特别关注了蛋白质组学研究的临床转化潜力。通过单细胞蛋白质组学得以识别高龄女性卵母细胞中蛋白酶体与抗氧化蛋白的下调，解析体外成熟卵子的缺陷。通过单胚胎蛋白质组学来阐明早期胚胎发育失败的潜在原因，并提出了利用蛋白质标志物（如 TRIM28 、 NCOA3 等）评估卵母细胞或胚胎质量，甚至通过培养液分泌组分析实现无创胚胎质量评估，其有利于解决破坏性取样的问题。