基因的相互作用提供了新細胞類型如何進化的線索

巴斯大學(xué)的發(fā)育生物學(xué)家已經(jīng)深入了解了一個基本基因家族如何在身體的不同部位和物種之間進行不同的相互作用，這可以提供有關(guān)新型細胞如何進化的線索。

來自日本兩所大學(xué)的同事們與生物學(xué)和生物化學(xué)系的研究人員一起研究了一種稱為SOX基因的重要調(diào)控基因家族如何影響斑馬魚和青fish魚的細胞發(fā)育。

SOX基因存在于所有動物中，例如哺乳動物(包括人類)，爬行動物，鳥類，魚類和昆蟲，并且已知它們在腦細胞，干細胞和各種其他類型的特化細胞的發(fā)育中是至關(guān)重要的。來自他們的前體細胞。

大約有20個SOX基因編碼稱為SOX轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)。這些通過附著DNA鏈來控制基因的開啟和關(guān)閉，控制附近基因的活動。

揭示這些基因如何發(fā)揮作用對于理解身體如何產(chǎn)生不同的細胞類型以及對其失敗的疾病具有重要影響。例如，SOX10長期以來與不能制造黑素細胞和神經(jīng)元的疾病相關(guān)，例如Waardenburg綜合征和先天性巨結(jié)腸癥。

研究小組對這兩種魚類中色素細胞發(fā)育過程中SOX蛋白如何相互作用感興趣。斑馬魚有三種類型的色素細胞，稱為黑素細胞，虹膜細胞和黃色細胞，而Medaka有三種類型，另外一種叫做leucophores;這些細胞一起構(gòu)成了這些和其他魚類的重要且通常是美麗的色素圖案。

他們研究了由SOX10和SOX5基因編碼的兩種SOX蛋白，這兩種蛋白參與兩種物種的色素細胞發(fā)育。

他們發(fā)現(xiàn)，在兩種物種中，SOX10對于開發(fā)它們共有的三種類型的色素細胞至關(guān)重要，而SOX5略微下調(diào)了SOX10對斑馬魚中所有三種色素細胞的作用，以及對于青白細胞和青霉素中的鳶尾屬細胞的作用。

然而，在青fish魚中，SOX10和SOX5以完全不同的方式起作用，通過合作抑制白細胞的形成，并促進黃原膠的形成。

該研究發(fā)表在PLOS Genetics上。

負責(zé)巴斯大學(xué)研究的Robert Kelsh教授說：“個體細胞如何成為特定細胞類型，來自可能成為任何東西的前體細胞，是發(fā)育和干細胞生物學(xué)中的一個基本問題。

“我們長期致力于SOX10，顯示其在幫助制造許多特化細胞類型方面的重要作用。我們開始研究SOX5的作用，因為該基因已被證明可與SOX10一起使用，但方式不同。研究表明，這些轉(zhuǎn)錄因子是以特定環(huán)境的方式起作用 - 在一些細胞類型中它們共同作用，在其他細胞類型中SOX5拮抗SOX10。對于黑素細胞，這種拮抗作用與哺乳動物的作用相同。但真正令我們驚訝的是SOX5和SOX10如何以相反的方式相互作用來控制黃色素的發(fā)育。

“我們看到相同的蛋白質(zhì)在不同的情況下根據(jù)不同的情況一起工作 - 所以發(fā)生了什么?我們認為這可能與一種新型色素細胞類型的演變有關(guān) - 在青白中反射的白細胞 - 我們之前的工作表明，遺傳水平我們可以認為leucophore是一種被修飾成反射的黃色小球。我們推測這可能與黃原膠形成過程中SOX5和SOX10之間關(guān)系的變化密切相關(guān)。但究竟為什么，以及究竟如何這項工作，我們不知道 - 這是我們調(diào)查的下一個謎!“

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