研究人員發(fā)現(xiàn)了維甲酸的祖先功能維甲酸是脊椎動物進化過程中必不可少的分子
在分子生物學中,維甲酸在脊椎動物胚胎發(fā)育中的信號通路中起關(guān)鍵作用。然而,關(guān)于它在后生動物進化中的起源知之甚少。根據(jù)發(fā)表在“科學進步”雜志上的一篇文章,一個國際團隊首次描述了具有雙側(cè)對稱性的動物譜系中維甲酸的祖先功能。
視黃酸(RA)是脊索動物系統(tǒng)發(fā)育系的生理學和胚胎發(fā)育中的重要分子。源自維生素A(視黃醇),它是調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育過程中細胞增殖和分化中基因表達和身體對稱模式形成的必要因素。
尋找古老的遺傳機器
這項新研究表明,維甲酸的主要功能是控制細胞分化,并在適當?shù)臅r間和地點緩解神經(jīng)元的產(chǎn)生。講師Ricard Albalat說:“通過對基因組數(shù)據(jù)的分析,我們首先描述了在脊索動物系統(tǒng)發(fā)育線之外存在這種信號傳導的遺傳機制。”
控制視黃酸水平的酶和響應(yīng)信號并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的核受體是祖先的。“然而,我們的研究沒有顯示信號功能是否相同,或者它是否在進化過程中發(fā)生了變化,或者它是否在不同物種中調(diào)節(jié)了相似或不同的生物過程,”遺傳學系講師Albalat說。 UB的微生物學和統(tǒng)計學。
多學科研究人員接受了描述原始生物體中視黃酸途徑信號傳導的挑戰(zhàn)。“最常見的原型組模型如果蠅或Caenorhabditis不是一種選擇,因為它們已經(jīng)失去了這種生化途徑。因此,有必要找到一種保存維甲酸機制并可進行功能研究的原生動物物種,”阿爾巴拉特說。
作為活化石的環(huán)節(jié)動物Platynereis dumerilii,作為進化,發(fā)育和神經(jīng)生物學研究的典范,是一個很好的候選者,因為該物種的所有成分都是保守的。利用該生物體的科學數(shù)據(jù)庫,研究人員可以識別和分類遺傳機制的元素,旨在找到必要的基因進行研究,以描述該途徑的功能。
通過對所選基因的表達模式的分析以及其對嗎啉代或外源性維甲酸處理的形態(tài)學效應(yīng)的評估,研究人員可以證明維甲酸可以控制P. dumerilii物種的細胞分化并緩解據(jù)作者說,神經(jīng)元的形成。
“我們認為這種神經(jīng)原性的作用代表了維甲酸在雙側(cè)動物體內(nèi)的祖先功能。因此,它的進化起源與這種進化譜系的機器的幾個組成部分的出現(xiàn)相吻合,例如視黃酸受體(RAR)和細胞色素Cyp26,“Albalat說。
這項新研究發(fā)表在Science Advances雜志上。在之前的研究中,Evo-Devo-Genomics研究小組(UB-IRBio)描述了在一些模式物種的退化演化情況下視黃酸相關(guān)基因的喪失。“一切都表明RA機制是一個遺傳系統(tǒng)。在人類中,我們知道許多調(diào)節(jié)RA合成和降解的酶。了解這個系統(tǒng)如何進化以及這些酶如何起作用對我們的健康非常重要,”研究人員總結(jié)道。
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