优雅的开关控制从蛋到胚胎过渡的翻译

从卵子到发育中的胚胎的过渡是生命中最显着的转变之一。然而鲜为人知。现在，怀特黑德研究所的研究人员已经破译了如何将信使RNA(mRNAs)的重要翻译控制到蛋白质中，从而将蛋变成胚胎。这种转变是由一个美丽的机制控制的，这个机制在开发的精确时刻触发，并在20到90分钟的狭窄窗口后自动关闭。

随着卵子的发育，它会储存母体的mRNA，因为在早期胚胎的快速发育过程中，它没有时间创造出新的mRNA。当受精时卵子变成胚胎，在胚胎开始转录其自身的mRNA之前，被挤压的母体mRNA被用于短暂的窗口。这种变化发生得很早;在人类中，在执行此转换之前仅发生两到四个细胞分裂。怀特黑德成员Terry Orr-Weaver研究控制模式生物果蝇或果蝇中母体mRNA的翻译，因为其发育策略提供了实验优势。

在目前的研究中，Orr-Weaver和她的实验室确定转变的关键是形成PNG激酶的三种分子：PNG，PLU和GNU。Orr-Weaver将PNG和PLU描述为“紧密的伙伴”，它们总是被锁定在一起，包括成熟的蛋。在开发过程中，GNU含有磷酸盐分子，阻碍了它与PNG-PLU的结合。

当鸡蛋被激活时，另一种在蛋中添加磷酸盐到GNU的酶的水平会急剧下降，使GNU失去其磷酸盐并与PNG-PLU结合。一旦合在一起，三重奏包含PNG激酶，其触发母体mRNA的翻译控制。因为PNG激酶也会引发GNU的分解，所以激酶会自我破坏，从而快速且不可逆地压制母体mRNA的翻译。这个优雅的反馈循环和它控制的开关在eLife的一篇文章中有所描述。

这种转变的设计可以告诉科学家更多关于人体细胞如何发挥作用和胚胎发育的信息。例如，该开关可以是细胞如何大规模地和全局地改变mRNA翻译的模型。此外，在蠕虫中已经注意到在早期发育期间类似的激酶活性，这可能意味着在包括人类在内的其他生物中使用可比较的方法。

虽然她现在对早期胚胎发育过程中如何打开和关闭翻译有了更多的了解，但Orr-Weaver对这种转换与翻译机制的关联方式很感兴趣。

“PNG是一种激酶，它意味着它通过磷酸化来控制事物，”Orr-Weaver说，他也是麻省理工学院美国癌症协会生物学研究教授。“因此，最重要的问题是蛋白质磷酸化了什么?发现这是该项目的下一个重要阶段。”

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