決定人體左右器官差別的基因找到
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日本的科學家們在小鼠身上發現了一個在發育最初階段發揮關鍵作用的基因家族,在此階段,胚胎已可辨別身體的左右側,並開始確定器官在體內的安放位置。此項發現能使人們更好地理解人類的某些先天缺陷是如何發生的。此項研究成果發表在2010年1月24日出版的《自然·細胞生物學》雜誌網絡版上。
研究人員表示,此一發現提供了人類發育的最基本層次的信息,即人類究竟是如何產生左右差別的,最終這種差異又如何導致了心臟生長在左邊,而肝臟生長在右邊。對胚胎髮育進程的清晰瞭解將有助於更好地理解人類先天缺陷的成因,並找到設法糾正這些缺陷的方法。
此項研究建立在左右對稱破缺的胚胎髮育機理之上。日本大阪大學遺傳學家濱田宏博士及其同事的研究指出,位於胚胎節點區域內的細胞表面的纖毛會在胚胎外形成左向流動,反過來讓胚胎知道哪邊是左邊。其原因是纖毛朝向節點細胞的背部,且向胚胎尾部傾斜。
這個獨特的位置,與纖毛的順時針運動相結合形成了左向流動,隨之胚胎的左右對稱被打破。據研究,如果沒有定向流動的建立,生物體就會在身體錯誤的一側發育出器官,從而降低其存活機率。
瞭解了節點上的纖毛位置與胚胎髮育階段之間的重要關係後,研究人員決定進一步觀察一個稱爲“散亂”的基因家族是否可引導纖毛遷移至節點細胞的背部。在對“散亂”基因家族的多年研究中,研究人員通過分別關閉3個“散亂”基因中的一個來開發小鼠模型,以此研究其各自的功能。最終,研究人員發現,“散亂”基因可激活平面細胞極性通路,這個通路有助於決定細胞和組織內的位置信息。
論文第一作者、濱田宏實驗室的研究生橋本正和通過一臺與顯微鏡相連的高速攝像機,對成活小鼠胚胎中的纖毛運動進行了監測,並觀察到了纖毛的位置確實隨着發育進程而改變。在左右對稱破缺發生前的最早發育階段,纖毛位於節點細胞的中央,隨着發育的進展,纖毛逐漸轉移到細胞的背部。
研究人員對正常小鼠胚胎中的纖毛和帶有“散亂”基因突變胚胎中的纖毛進行了比較。他們發現,帶有基因突變胚胎中的纖毛位於節點細胞的非正常位置,從而無法形成左向流動。
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