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右手拇指长在左侧的分子机制

    仅仅因为几个信号分子的浓度,就决定了早期生物体发育过程中单个细胞的命运。在最新的《Current Biology》杂志中,因斯布鲁克大学Pia Aanstad带领的几位分子生物学家发表文章称,许多分子机制都在对信号分子Hedgehog的浓度变化起响应。

    生物体的发育是一个复杂过程,当中数十甚至数百的信号分子在起作用。在果蝇和人类中,其中一些分子的功能是多样的。例如,Hedgehog分子,它控制着四肢、中枢神经系统、牙齿、眼睛、头发、肺和胃肠道的发育过程。

    “细胞被告知该怎么做,这不仅是因为分子本身,而且还因为分子的不同浓度,”研究小组的组长Pia Aanstad分析说,“信号分子及其浓度在内,都告诉了细胞分化的方向。”

    “Hedgehog的浓度,使得右手拇指长在左侧,左手拇指长在右侧。”因此,科学家确定Hedgehog是一种形态发生因子(morphogen),即具有浓度依赖性,调控着生物体的形态发育。这些分子非常关键,即便是这种信号通路上的单个突变,都会引起重大而致命的畸形发育。

    Hedgehog信号通路的缺陷,可导致一种非常常见的新生婴儿疾病——前脑无裂畸形(holoprosencephaly)。“Hedgehog基因在进化史上出现得较早,在果蝇、老鼠、鱼和人类中起着相类似的作用。”Pia Aanstad分析说。在她的研究工作,研究对象是斑马鱼。因为发育周期较短,科学家能够观察到这种小热带鱼的发育过程。“我们想更好地了解细胞对信号处理的过程,以及它们如何作出反应。”

    早在美国旧金山读博士后期间,Pia Aanstad就研究了突变型斑马鱼中的Hedgehog信号通路中断的情况。斑马鱼的Smoothened (Smo)蛋白发生突变,该蛋白位于细胞膜上,负责转运Hedgehog信号分子进入细胞内。2005年,Aanstad与同事在《Nature》杂志上刊登了相关研究。

    “借助高分辨率荧光显微镜,我们发现,在新的突变体中,Smo蛋白在细胞外部分的微小突变会阻碍这一蛋白对Hedgehog信号分子的正确识别。”Pia Aanstad认为细胞可以运用多种方法来分析Hedgehog的不同浓度。这一发现也将有助于诊断和治疗某些癌症(基底细胞癌)。在这种癌症中,Hedgehog信号分子的持续高表达导致细胞生长失去控制。这也可能用于诊断和治疗某些癌症(基底细胞癌)。

    感兴趣的读者可以参看英文原文。

    参考文献:
    Aanstad P, Santos N, Corbit KC, Schwerz PJ, Trinh LA, Salvenmoser W, Huisken J, Reiter JF, Stainier DYR. The Extracellular Domain of Smoothened Regulates Ciliary Localisation and Is Required for High-Level Hh Signaling. Current Biology, 19, 1-6, June 23, 2009 DOI: 10.1016/j.cub.2009.04.053

责任编辑:Mark
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    仅仅因为几个信号分子的浓度,就决定了早期生物体发育过程中单个细胞的命运。在最新的《Current Biology》杂志中,因斯布鲁克大学Pia Aanstad带领的几位分子生物学家发表文章称,许多分子机制都在对信号分子Hedgehog的浓度变化起响应。
    关键字
    Hedgehog,Pia Aanstad,浓度,发育
     
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