當(dāng)我們的身體開始形成時(shí)馴服隨機(jī)基因的變化

科學(xué)家探索如何隨著基因波動的變化馴服隨著成為我們身體的胚胎開始形成，已經(jīng)確定了脊椎動物發(fā)育斑馬魚分割時(shí)鐘的控制開關(guān)。研究人員在Cell Reports上報(bào)道，他們的研究結(jié)果可以揭示調(diào)節(jié)遺傳信號的方法，以防止出生缺陷或根植于發(fā)育的早期階段的癌癥。

一個(gè)多機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)研究斑馬魚的發(fā)育系統(tǒng)，因?yàn)榧棺祫游锱c人類有共同的基因，是研究早期人類發(fā)育的理想模型，該研究的主要研究者，發(fā)育生物學(xué)部門成員Ertugrul Ozbudak博士說。在辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心。

在這項(xiàng)研究中，Ozbudak和同事在稱為體節(jié)發(fā)生的階段檢查脊椎動物的發(fā)育 - 或者當(dāng)胚胎的前后軸形成稱為體節(jié)的雙側(cè)成對細(xì)胞塊時(shí)。在脊椎動物中，體節(jié)成為皮膚，軟骨，骨骼肌等的深層。

研究人員計(jì)算了斑馬魚分割時(shí)鐘中基因的單個(gè)轉(zhuǎn)錄本(或拷貝)。他們發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘基因具有非常低的RNA(核糖核酸)幅度。RNA攜帶控制蛋白質(zhì)和組織形成細(xì)胞的遺傳指令。作者證明，在體節(jié)發(fā)生過程中遺傳信號中的隨機(jī)變量不受基因內(nèi)部的控制。相反，它們是由外部噪聲源驅(qū)動的，例如新陳代謝的影響等。

這些外部驅(qū)動的基因信號波動被基因和蛋白質(zhì)的Notch途徑抑制。已知Notch充當(dāng)細(xì)胞擴(kuò)增和細(xì)胞轉(zhuǎn)化成特定組織類型之間的控制開關(guān)。研究人員證明它在斑馬魚體節(jié)發(fā)育過程中也起到了這種作用。

“我們的研究結(jié)果表明，基因表達(dá)的變異性受到時(shí)間延遲和細(xì)胞在脊椎動物組織中活躍信號傳導(dǎo)之間的平衡的控制，”Ozbudak說。“進(jìn)一步的研究應(yīng)該能夠揭示動物和人類自然發(fā)育時(shí)鐘的準(zhǔn)確性，這有助于激發(fā)強(qiáng)大的合成振蕩器的發(fā)展，這可能有助于預(yù)防某些出生缺陷或癌癥。”

展望未來

研究人員表示，盡管這項(xiàng)研究具有有益的臨床影響的潛力仍然存在多年，但這項(xiàng)工作為科學(xué)家提供了探索生命形式的新方式 - 以及這些新知識如何對健康產(chǎn)生積極影響。

嘗試預(yù)防癌癥的可能性。根據(jù)Ozbudak的說法，在胚胎發(fā)育過程中，Notch正在忙于作為Hes家族基因的激活者。已知Hes基因在脊柱的早期發(fā)育期間以及在其他組織中改變它們的信號傳導(dǎo)。

失調(diào)的Hes基因也在幾種類型的人類癌癥中高度表達(dá)，包括橫紋肌肉瘤，一種影響身體結(jié)締組織的癌癥。在發(fā)育的最早階段振蕩和控制基因表達(dá)的能力提出了一個(gè)問題，即是否有可能阻止早期遺傳編程作為一個(gè)胚胎形成，可能在一個(gè)人出生后幾年導(dǎo)致癌癥。

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