Spatial discordances between mRNAs and proteins in the intestinal epithelium

肠细胞 转录组 生物 信使核糖核酸 翻译(生物学) 蛋白质组 细胞生物学 肠上皮 蛋白质生物合成 上皮 计算生物学 基因表达 基因 遗传学 小肠 生物化学
作者
Yotam Harnik,Lisa Buchauer,Shani Ben‐Moshe,Inna Averbukh,Yishai Levin,Alon Savidor,Raya Eilam,Andreas E. Moor,Shalev Itzkovitz
出处
期刊:Nature metabolism [Springer Nature]
卷期号:3 (12): 1680-1693 被引量:32
标识
DOI:10.1038/s42255-021-00504-6
摘要

The use of transcriptomes as reliable proxies for cellular proteomes is controversial. In the small intestine, enterocytes operate for 4 days as they migrate along villi, which are highly graded microenvironments. Spatial transcriptomics have demonstrated profound zonation in enterocyte gene expression, but how this variability translates to protein content is unclear. Here we show that enterocyte proteins and messenger RNAs along the villus axis are zonated, yet often spatially discordant. Using spatial sorting with zonated surface markers, together with a Bayesian approach to infer protein translation and degradation rates from the combined spatial profiles, we find that, while many genes exhibit proteins zonated toward the villus tip, mRNA is zonated toward the villus bottom. Finally, we demonstrate that space-independent protein synthesis delays can explain many of the mRNA-protein discordances. Our work provides a proteomic spatial blueprint of the intestinal epithelium, highlighting the importance of protein measurements for inferring cell states in tissues that operate outside of steady state.
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