機(jī)體發(fā)育過程中，內(nèi)臟器官以一種一致性的不對稱形式排列——心臟和胃在左邊，肝和囊尾在右邊，而這一切是如何發(fā)生的呢？美國Tufts大學(xué)的生物學(xué)家得到了微管蛋白tubulin在許多物種發(fā)育早期形成不對稱模式的*手證據(jù)，包括植物、線蟲、青蛙和人體細(xì)胞。文章發(fā)表在7月16日Proceedings of the National Academy of Sciences雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。
“了解這一機(jī)制，對于診斷、預(yù)防和治療器官定位異常的先天性畸形非常重要，”文章資深作者，Tufts大學(xué)的Michael Levin博士說。“研究也顯示這種不對稱性的起源是很古老的，可以追溯到植物和動物成為多細(xì)胞有機(jī)體之前，”他補(bǔ)充道。
Tubulin蛋白的作用跨越物種
到目前為止，科學(xué)家認(rèn)為纖毛（細(xì)胞外可轉(zhuǎn)動的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)）的作用是內(nèi)臟器官zui終定位所必須的。假說認(rèn)為，在發(fā)育晚期纖毛指導(dǎo)了胚胎液的流動，從而使胚胎得以分辨左右。 不過，許多沒有纖毛的物種也能發(fā)育出一致的左右不對稱性，這說明不對稱性也可以通過其他途徑形成。
研究團(tuán)隊(duì)指出，重要的細(xì)胞骨架組分tubulin蛋白就可以形成不對稱性。已有報道顯示，Tubulin的突變會影響擬南芥的不對稱性，而Levin博士的早期研究也發(fā)現(xiàn)細(xì)胞骨架的一些組分可能zui終觸發(fā)了偏側(cè)性。此外，這一機(jī)制可能在生命樹中被廣泛采用，并在胚胎發(fā)育的早期起作用。Tufts大學(xué)的研究人員將同樣的突變tubulin注入早期的青蛙胚胎中，發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的蝌蚪是正常的，只不過它們內(nèi)臟的左右定位是隨機(jī)的。
隨后研究人員發(fā)現(xiàn)，突變tubulin也會影響線蟲神經(jīng)系統(tǒng)的左右不對稱性，以及人培養(yǎng)細(xì)胞的手性。生物通 Tufts大學(xué)的研究總結(jié)道，tubulin是控制不對稱性的*蛋白，在多種不同物種中形成左右不對稱模式。
重要的是，只有在受精后立即注入突變tubulin才會擾亂不對稱性形成，而在*次和第二次細(xì)胞分裂后注射就沒有這樣的效果。這說明正常細(xì)胞骨架形成不對稱性是在胚胎發(fā)育相當(dāng)早的時期，比纖毛出現(xiàn)的時間早得多。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，tubulin對于胚胎早期其他分子的左右分配也起了決定性作用。了解先天畸形
這一發(fā)現(xiàn)的非凡之處在于，植物、線蟲、青蛙甚至人體組織的培養(yǎng)細(xì)胞中，不對稱性的建立都涉及了同一種蛋白。這一基礎(chǔ)研究不僅揭示了基本的發(fā)育機(jī)制，也增加了人們對于一些嚴(yán)重先天畸形的了解。