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      研究人員發(fā)現(xiàn)擴散在果蠅胚胎中發(fā)揮著不同尋常的信號作用
      
			
      
				2019-05-16 11:19:14
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      來自北卡羅來納州立大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，在果蠅或果蠅胚胎發(fā)育的早期階段，擴散在細胞分化中起著意想不到的作用。不是將分子信號擴散出去，而是發(fā)現(xiàn)通過載體分子促進的擴散實際上將信號集中在一個地方。這種“促進擴散”機制先前已在其他系統(tǒng)中找到，新發(fā)現(xiàn)表明它可能比以前認為的更廣泛。
      

      研究人員發(fā)現(xiàn)擴散在果蠅胚胎中發(fā)揮著不同尋常的信號作用
      

      果蠅的發(fā)育很快發(fā)生，從受精的那一刻開始只有24小時，直到幼蟲從卵中出現(xiàn)。在這項研究中，研究人員專注于兩個小時的開發(fā)窗口，從第二個小時開始到第三個小時結(jié)束。在這個階段的開始，胚胎由一個大細胞組成，蛋黃周圍約有500個細胞核。到第三個小時結(jié)束時，胚胎由大約8,000個有核細胞組成 - 仍然圍繞著蛋黃。
      

      “這8,000個細胞開始分化 - 有些細胞正在成為神經(jīng)元，而其他細胞則成為皮膚細胞，依此類推，”北卡羅來納州化學和生物分子工程助理教授Greg Reeves說道，該文章的相應作者。“我們看到的是發(fā)育中的胚胎如何向所有這些細胞發(fā)送信號，以便它們能夠區(qū)分。”
      

      在發(fā)育的早期階段，胚胎沿著基本上緯度和縱向的兩個梯度將信號傳遞給細胞。兩種信號的組合告訴細胞它們將發(fā)育成什么。本文的問題是背側(cè)梯度信號，它是轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子是與細胞核中的DNA結(jié)合并調(diào)節(jié)基因表達的蛋白質(zhì)。因為在這個發(fā)育階段的細胞核沒有被細胞壁分開，所以這些背部蛋白質(zhì)可以沿著胚胎的周邊容易地從一個地方穿梭到另一個地方。
      

      但這些背部蛋白質(zhì)被稱為仙人掌的抑制性蛋白質(zhì)保持無活性，后者與背部結(jié)合 - 形成不能進入細胞核的背 - 仙人掌復合體。
      

      為了完成它們的工作，Dorsal蛋白質(zhì)依賴于Toll蛋白質(zhì)，它會觸發(fā)最終降解仙人掌的級聯(lián) - 釋放背部蛋白質(zhì)進入細胞核并與DNA結(jié)合。反過來，Toll蛋白只能沿著胚胎的腹側(cè)開始工作。
      

      這個描述一直是這個過程如何運作的長期解釋 - 但是里夫斯和他的團隊現(xiàn)在已經(jīng)證明了它還有更多。
      

      在這種情況下，研究人員發(fā)現(xiàn)擴散起著關鍵作用 - 但不一定是他們預期的作用。
      

      “通常，信號從一個地方開始，然后擴散出來以產(chǎn)生梯度，”里夫斯解釋道。“這里發(fā)生的事情與此基本相反。”
      

      具體來說，當Toll降解仙人掌，允許背部進入細胞核時，它會產(chǎn)生不平衡：胚胎一側(cè)的背側(cè) - 仙人掌復合體比另一側(cè)更多。這導致額外的背 - 仙人掌復合體遷移到腹側(cè) - 通過擴散 - 以試圖恢復平衡。
      

      “這個過程的凈效應是更多的背部沉積在腹側(cè)，”里夫斯說。“仙人掌不僅是一種抑制劑，正如我們之前所認為的那樣，它也是一種載體。
      

      “這種促進擴散機制的優(yōu)勢在于它有效地放大了來自背側(cè)蛋白質(zhì)的信號，”里夫斯說。
      

      在缺乏背側(cè)蛋白質(zhì)的胚胎中，該機制還將Dorsal集中在最重要的區(qū)域 - 增加胚胎存活的可能性。
      

      “這種擴散機制以前在青蛙和其他獨立系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn)，”里夫斯說。“所以在這里找到它表明它可能比我們想象的更普遍。如果它在性質(zhì)上普遍存在，那可能表明效率可以為開發(fā)可用于藥物輸送等應用的技術提供信息。它將是還有很長的路要走，但值得深入研究。“
      
			

			
        
      
			
      
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