一種讓你做出扭曲的蛋白質(zhì)
不對稱在各個尺度的生物學中發(fā)揮著重要作用:思考DNA螺旋,人類心臟位于左側(cè)的事實,我們傾向于使用左手或右手......來自生物學研究所Valrose(CNRS)的團隊/ Inserm /UniversitéCôted'Azur)與賓夕法尼亞大學的同事合作,展示了單個蛋白質(zhì)如何在另一個分子中誘導螺旋運動。通過多米諾骨牌效應(yīng),這會導致細胞,器官,甚至整個身體扭曲,從而觸發(fā)偏側(cè)行為。該研究發(fā)表于2018年11月23日的“ 科學 ”雜志上。
我們的世界基本上是不對稱的:想想DNA的雙螺旋,干細胞的不對稱分裂,或者人類心臟位于左側(cè)的事實。但這些不對稱是如何產(chǎn)生的,它們是否相互聯(lián)系?
在生物學研究所Valrose,由CNRS研究員StéphaneNoselli領(lǐng)導的團隊,包括Inserm和UniversitéCoted'Azur研究人員,多年來一直在研究左右不對稱,以解決這些謎。生物學家已經(jīng)確定了第一個控制普通果蠅(果蠅)不對稱性的基因,這是生物學家青睞的模式生物之一。最近,研究小組發(fā)現(xiàn)這種基因在脊椎動物中起著相同的作用:它產(chǎn)生的蛋白質(zhì),肌球蛋白1D,控制器官在相同方向上的卷繞或旋轉(zhuǎn)。
在這項新研究中,研究人員在果蠅的正常對稱器官(如呼吸氣管)中誘導產(chǎn)生肌球蛋白1D。相當驚人的是,這足以引起各個層面的不對稱:變形細胞,氣管纏繞在自身周圍,整個身體的扭曲,以及蠅幼蟲的螺旋機車行為。值得注意的是,這些新的不對稱性總是朝著同一個方向發(fā)展。
為了確定這些級聯(lián)效應(yīng)的起源,賓夕法尼亞大學的生物化學家也為該項目做出了貢獻:在玻璃蓋玻片上,它們使肌球蛋白1D與細胞骨架的組分(細胞的“骨架”)即肌動蛋白接觸。他們能夠觀察到兩種蛋白質(zhì)之間的相互作用導致肌動蛋白呈螺旋狀。
除了它在果蠅和脊椎動物中左右不對稱中的作用外,肌球蛋白1D似乎是一種獨特的蛋白質(zhì),能夠在所有尺度上誘導其自身的不對稱性,首先是在分子水平上,然后通過多米諾骨牌效應(yīng),在細胞,組織和行為水平。這些結(jié)果表明了在進化過程中突然出現(xiàn)新形態(tài)特征的可能機制,例如蝸牛體的扭曲。因此,肌球蛋白1D似乎具有該創(chuàng)新出現(xiàn)的所有必要特征,因為其表達足以引起所有尺度的扭曲。
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