揭示了胚胎發(fā)育關(guān)鍵階段的代謝途徑
研究人員確定胚胎發(fā)育所必需的代謝途徑,從而擴(kuò)展胚胎形成方式的知識(shí),以及如何為孕婦開發(fā)更安全的藥物治療方案東京 - 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多關(guān)于單個(gè)受精細(xì)胞如何通過細(xì)胞分裂的重復(fù)循環(huán)可以發(fā)育成一個(gè)完整的有機(jī)體。然而,在我們理解這些分裂細(xì)胞如何在胚胎發(fā)育的每個(gè)階段適當(dāng)?shù)嘏帕凶陨頃r(shí),仍存在許多空白。
以東京醫(yī)學(xué)和牙科大學(xué)(TMDU)為中心的研究人員通過展示特定代謝途徑在胚胎中形成“原始條紋” 的重要性,已經(jīng)在描繪子宮內(nèi)這種發(fā)育方面邁出了重要的一步。這種原始條紋是一個(gè)溝槽,保持胚胎的對(duì)稱性,并使其適當(dāng)發(fā)展。
受精后,卵子反復(fù)進(jìn)行細(xì)胞分裂,導(dǎo)致細(xì)胞球有2,4,8,16,32細(xì)胞,等等。然而,為了發(fā)育成完全成形的胚胎,球必須經(jīng)歷稱為原腸胚形成的過程,由此它被轉(zhuǎn)變成中空的球狀三層結(jié)構(gòu)。原腸胚的開始需要原始條紋。
為了闡明原始條紋的形成,該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用了一種工具,該工具使用小鼠胚胎干細(xì)胞簇來模擬胚胎發(fā)育。通過對(duì)這些胚胎模擬物應(yīng)用多種藥物,他們發(fā)現(xiàn)了許多阻止胚胎細(xì)胞正常發(fā)育和分化的藥物。一些藥物阻斷了甲羥戊酸途徑的功能,因此研究小組研究了這種代謝途徑是否以及如何與原始條紋相關(guān)聯(lián)。
“當(dāng)我們將對(duì)降低膽固醇水平非常有用的藥物他汀類藥物應(yīng)用于胚胎模擬物時(shí),他們?cè)谂c原條形成時(shí)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)停止正常分化為心肌細(xì)胞,”研究合著者Ruoxing Yu說。“以這種方式干擾甲羥戊酸途徑導(dǎo)致胚胎存活率降低。”
斑馬魚的等效實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)研究的另一個(gè)有用模型,它證實(shí)通過阻斷甲羥戊酸途徑阻止了胚胎發(fā)育。然后該團(tuán)隊(duì)研究了這種阻塞的具體影響。他們發(fā)現(xiàn)它涉及停止一種稱為法呢基化的蛋白質(zhì)修飾; 特別是稱為lamin-B的蛋白質(zhì)。這通過在胚胎模擬物中打開或關(guān)閉lamin-B表達(dá)來證實(shí),這影響了在原條中特異性表達(dá)的其他蛋白質(zhì)標(biāo)志物的表達(dá)。
“在原始條紋形成過程中,甲殼素途徑和核糖核酸化酶參與的這一發(fā)現(xiàn)極大地提高了我們對(duì)胚胎如何通過原腸胚形成階段進(jìn)行編程的理解,”主要作者Yoshimi Okamoto-Uchida說。“這也很重要,因?yàn)樗☆愃幬锉粡V泛用于降低膽固醇等目的,但禁止在孕婦中使用這些藥物。我們的結(jié)果揭示了這些藥物如何影響胚胎發(fā)育,這有助于理解他汀類藥物的指導(dǎo)原則用于孕婦。“
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