Science:发现蛋白Myo1D足以诱导身体不对称性

不对称性在各个尺度的生物学中起着重要作用:考虑一下DNA螺旋、人类心脏位于左侧的事实和我们倾向于使用我们的左手或右手。但这些不对称性是如何产生的,它们彼此之间是否存在关联?

在一项新的研究中,来自法国和美国的研究人员展示了单个蛋白如何诱导另一个分子发生螺旋运动。通过多米诺骨牌效应,这会导致细胞、器官甚至整个身体发生卷曲,从而触发偏侧行为。相关研究结果发表在2018年11月23日的Science期刊上,论文标题为“Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D”。

Science:发现蛋白Myo1D足以诱导身体不对称性

果蝇幼虫,图片来自Gaëlle Lebreton,经过Stéphane Noselli/iBV/CN

多年来,为了解决这些谜团,法国国家科学研究中心(CNRS)研究员Stéphane Noselli领导的一个研究团队一直在研究左右不对称性。他们已鉴定出第一个控制着果蝇不对称性的基因,其中果蝇是生物学家青睐的模式生物之一。近期,Noselli团队发现这个基因在脊椎动物中起着相同的作用:它产生的蛋白,即肌球蛋白1D(Myosin 1D, Myo1D),控制着器官在同一方向的卷绕或旋转。

在这项新的研究中,这些研究人员在果蝇的正常情形下是保持对称状态的器官(比如呼吸气管)中诱导Myo1D产生。令人吃惊的是,这足以引起各个层面的不对称性:让细胞变形,气管缠绕在自身周围,整个身体发生扭曲,以及果蝇幼虫出现螺旋运动行为。值得注意的是,这些新的不对称性总是朝着同一个方向产生。

为了鉴定出这些级联效应的起源,来自美国宾夕法尼亚大学的生化学家也为这个研究项目做出了贡献:在玻璃盖玻片上,他们让Myo1D与细胞骨架的一个组成部分---肌动蛋白---接触。他们能够观察到这种两种蛋白之间的相互作用导致肌动蛋白呈现螺旋形状。

除了在果蝇和脊椎动物的左右不对称中发挥的作用之外,Myo1D似乎是一种独特的蛋白,能够在所有尺度上诱导不对称性并且诱导它的自身出现不对称性:首先是在分子水平上,然后通过多米诺骨牌效应,在细胞、组织和行为水平上诱导不对称性。这些结果提示着一种在进化过程中导致新的形态特征(比如,蜗牛身体的卷曲)突然出现的潜在机制。因此,Myo1D似乎是这种新的形态特征出现的所有必要特征,这是因为它的表达足以引起所有尺度的卷曲。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

G. Lebreton1,*, C. Géminard1,†,‡, F. Lapraz et al. Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D. Science, 23 November 2018, 362(6417):949-952, doi:10.1126/science.aat8642.

未经允许不得转载:新闻 » Science:发现蛋白Myo1D足以诱导身体不对称性

相关推荐