新的基于网络的工具允许研究人员测量胚胎发生过程中的蛋白质动态

哈佛医学院的研究人员开发了一种数学工具，可以在发育的早期阶段准确地表征青蛙胚胎中蛋白质的数量。该工具还可以确定哪些蛋白质在受精时存在，哪些蛋白质后来由胚胎本身产生。“现在我们第一次能够解密发育中胚胎的所谓蛋白质经济，”HMS系统生物学讲师Leonid Peshkin说。

更重要的是，研究人员得出的结论与许多科学家长期以来的假设相反，即细胞中信使RNA的表达水平可用作蛋白质水平的代表。起初这个概念似乎是合理的。如果RNA产生蛋白质，那么细胞中高水平的RNA表明蛋白质含量很高，反之亦然。然而，佩什金和他的团队发现这种假设往往是假等价的结果。

这些发现最近发表在Developmental Cell上。

当Peshkin在发育中的胚胎中考虑蛋白质分配问题时，他将其与晚宴比较。

如果你邀请一大群人，你不想提前几天做好准备(没有人喜欢已经穿了一周的沙拉)。当人们出现时，你也不想开始所有的食物准备(特别是当烤肉需要腌七小时)。两种极端都会导致浪费精力。显然，正确的方法是将预先准备与需要在现场完成的任务相平衡。诀窍是确定平衡。

蛋白质分配也是一样的。一些蛋白质在受精时沉积到胚胎中，而其他蛋白质在胚胎生长时根据需要产生。对于生物学家来说，了解这一过程的动态是理解发展的基本生物学的关键。

传统上，研究人员使用RNA表达水平来评估蛋白质水平。Peshkin决定测试这种方法。

他和他的同事在青蛙胚胎中发现了10,000个基因，并使用质谱仪测量了整个发育过程中所有随后的蛋白质水平。然后，他们将这些测量结果与同一时期的RNA表达水平进行比较。

Peshkin然后重复这个实验，这次只在受精时测量蛋白质水平，并排除整个发育过程中的蛋白质量。他将包括RNA 表达水平在内的数据输入预测算法。该算法碾压来自这两个数据集的信息，然后在早期开发的每个阶段确定蛋白质量。

Peshkin发现，如果单独使用RNA表达作为蛋白质量的代表 - 研究人员长期保持的惯例 - 结果在大多数情况下都是不准确的，特别是在蛋白质快速产生并迅速处理的情况下。另一方面，他的预测算法在大多数情况下都是准确的。

令他惊讶的是，他和他的同事们发现许多对晚期器官功能至关重要的蛋白质在卵子受精后才被储存在卵母细胞中。这是意料之外的原因是这些蛋白质中的许多是组织特异性的，并且不仅在受精卵中没有目的，而且如果它们过早使用则可能对胚胎有毒。

Peshkin将研究的下一个问题是鸡蛋是如何控制这些蛋白质的。本文简要介绍了翻译后蛋白质修饰(例如磷酸化)在胚胎发育中的作用和动态。但这些观察只是冰山一角。

他沉思道，生物医学研究经常出现这种情况。新发现往往会引发进一步的问题。“这对实验室来说是一个笑话，”他说。“标题常常是，'前所未有的大数据集揭示了我们对生物学的无知的新深度。'”

该工具现已在线提供给研究人员，以研究他们感兴趣的特定蛋白质。

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