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果蝇性别调控的机制对人类疾病的启示

这些体积微小的果蝇有时的确让人讨厌,它们围绕在心仪的水果周围久久不肯离去。然而,它们却可以为人类的健康作出重要贡献:为揭开一些由于基因功能异常而引起的人类疾病提供重要线索。

 

现在有一个比较严重的误解,就是认为一个人患了病是因为他/她体内携带有致病基因,例如一些可以导致癌症的疾病,美国德州农工大学(*)的生物学教授James Erickson介绍说,事实上,我们知道所有人类都有着相同的基因,但每个个体身上的基因有着不同的类型,这就是等位基因,而一些等位基因就很有可能潜伏着让人患病的风险。

 

通过对这些普普通通的果蝇的研究,我们开展了很多复杂的实验,这些都是在人类上无法直接操作的。这些简单生物非常容易饲养,只需用酵母、玉米粉、糖蜜作为培养基就可以了。同时,它们的胚胎可以用裸眼直接观察,所经历的发育过程与大型生物有很多相似的地方。从而,它们可以成为一种生物模型,方便我们观察到一些无法从复杂生物体上观察到的细节。

 

为了理解细胞分化,Erickson和他的研究生深入探索了果蝇性别的形成。这个过程发生在它们发育早期约30分钟的时间片断。这个过程与一些类型细胞的分化有些相似,例如肝脏细胞与血细胞相区别的过程——mirroring。

 

Erickson提醒说,尽管果蝇的性别发育与人类的相关发育过程没有直接的联系,但是推动这个发育的细胞和分子过程却是相同。Erickson与他的博士后学生Frank Avila将这些发育过程的研究成果发表在本月的《Current Biology》杂志上。

 

人类中女性个体的每个细胞都有两条X染色体,然而男性细胞却是带有一条X染色体和一条Y染色体。与哺乳动物相似,果蝇也有两条染色体,一条X和一条Y,他解释说,但与人类不同,果蝇的Y染色体不会影响性别。决定性别的机制是两条X染色体使得果蝇成为雌性,一条X染色体使得果蝇成为雄性。

 

一条染色体事实上是单条DNA分子,包含着很多不同的基因。有很多蛋白,它们在特定的条件下参与调控这些基因的表达。

 

尽管在人类细胞中,Y染色体指导着性别的决定,但女性个体细胞还是需要判断出细胞内究竟有多少X染色体。只有这样做了,才能保证每种性别的X染色体表达着相似数量的蛋白质。如果X染色体的表达水平异常,这对于哺乳动物和果蝇都是致命的。这就是为什么生物学家希望能理解染色体计数**)的过程。

 

在早期的研究生涯,Erickson参与的研究小组识别出了果蝇中参与性染色体计数的基因。现在,他和Avila取得了另外一项重要成就,识别出了细胞外的一条信号通路。这条通路可以激活一条通道的蛋白,不仅确保已经决定了性别的胚胎继续维持性别不变,而且还参与了染色体计数的过程,以及调控着其他关键的细胞活性。

 

这条信号通路不是胚胎性别分化所特有的,在体内很多基因都有类似的过程,在果蝇和更高等的生物体中也都有。Avila介绍说,我们的研究点亮了人体内的信号传递通路。

 

图:STAT92E Acts Directly at SxlPe.(仅供学术参考,版权归原作者所有)

 

词汇:

* Texas A&M University

** chromosome counting

 

参考文献:

Drosophila JAK/STAT Pathway Reveals Distinct Initiation and Reinforcement Steps in Early Transcription of Sxl

Current Biology, Available online 15 March 2007,

Frank W. Avila and James W. Erickson

 

资料来源:Texas A&M University

责任编辑:晓宇
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    Erickson提醒说,尽管果蝇的性别发育与人类的相关发育过程没有直接的联系,但是推动这个发育的细胞和分子过程却是相同。Erickson与他的博士后学生Frank Avila将这些发育过程的研究成果发表在本月的《Current Biology》杂志上。
    关键字
    果蝇性别,人类疾病
     
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