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Nat Commun:生物头部形成机制揭开

2014/07/21 来源:中国科技网
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导读
日本研究团队发现了决定头部形成的蛋白质Gsc、Lim1和Otx2的作用机制,为研究不同形态头部进化过程提供了重要科研线索。研究成果发表在了近日的《自然-通讯》杂志。


日本一个研究团队在新一期英国《自然-通讯》杂志上报告说,他们观察非洲爪蟾的受精卵生长过程后,发现了决定头部形成的蛋白质作用机制,为研究不同形态头部进化过程提供了重要科研线索。

上世纪90年代初,研究人员陆续发现了基因控制蛋白质Gsc、Lim1和Otx2,不仅人类,苍蝇也存在这几种蛋白质。特别是Otx2蛋白质,被认为与初期胚胎的头部形成有关,但由于人类和苍蝇的头部形态完全不同,因此这种蛋白质是如何发挥作用的一直存在谜团。

东京大学副教授平良真规领导的研究小组对这个课题进行深入研究。他们利用非洲爪蟾的初期胚胎进行实验时发现,如果破坏了Gsc、Lim1和Otx2蛋白质,则非洲爪蟾无法形成头部。而将这三种蛋白质注入爪蟾初期胚胎的皮下,等胚胎变成蝌蚪后,蝌蚪会在腹部出现另一个头。

研究小组说,Otx2蛋白质与Lim1蛋白质结合后,会激活作为目标的基因,也就是打开基因的开关;与Gsc蛋白质结合后,则会遏制作为目标的基因,也就是关闭基因的开关。

研究小组由此认为,Otx2蛋白质在胚胎中决定头部的位置,而在这个位置制作出什么样的头部,则是由与其结合的其他两种基因控制蛋白质来决定。由于不同生物的上述两种蛋白质各不相同,所以在进化过程中就出现了不同的头部。这可以解释为何人类和苍蝇会进化出不同的头部。

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