PNAS：微管蛋白影响发育的不对称性

　　机体发育过程中，内脏器官以一种一致性的不对称形式排列——心脏和胃在左边，肝和囊尾在右边，而这一切是如何发生的呢?

　　美国Tufts大学的生物学家得到了微管蛋白tubulin在许多物种发育早期形成不对称模式的第一手证据，包括植物、线虫、青蛙和人体细胞。文章发表在7月16日Proceedings of the National Academy of Sciences杂志的网络版上。

　　“了解这一机制，对于诊断、预防和治疗器官定位异常的先天性畸形非常重要，”文章资深作者，Tufts大学的Michael Levin博士说。

　　“研究也显示这种不对称性的起源是很古老的，可以追溯到植物和动物成为多细胞有机体之前，”他补充道。

　　Tubulin蛋白的作用跨越物种

　　到目前为止，科学家认为纤毛(细胞外可转动的毛发状结构)的作用是内脏器官最终定位所必须的。假说认为，在发育晚期纤毛指导了胚胎液的流动，从而使胚胎得以分辨左右。

　　不过，许多没有纤毛的物种也能发育出一致的左右不对称性，这说明不对称性也可以通过其他途径形成。

　　研究团队指出，重要的细胞骨架组分tubulin蛋白就可以形成不对称性。已有报道显示，Tubulin的突变会影响拟南芥的不对称性，而Levin博士的早期研究也发现细胞骨架的一些组分可能最终触发了偏侧性。此外，这一机制可能在生命树中被广泛采用，并在胚胎发育的早期起作用。

　　Tufts大学的研究人员将同样的突变tubulin注入早期的青蛙胚胎中，发现所产生的蝌蚪是正常的，只不过它们内脏的左右定位是随机的。

　　随后研究人员发现，突变tubulin也会影响线虫神经系统的左右不对称性，以及人培养细胞的手性。

　　Tufts大学的研究总结道，tubulin是控制不对称性的独特蛋白，在多种不同物种中形成左右不对称模式。

　　重要的是，只有在受精后立即注入突变tubulin才会扰乱不对称性形成，而在第一次和第二次细胞分裂后注射就没有这样的效果。这说明正常细胞骨架形成不对称性是在胚胎发育相当早的时期，比纤毛出现的时间早得多。此外，研究人员还发现，tubulin对于胚胎早期其他分子的左右分配也起了决定性作用。

　　了解先天畸形

　　这一发现的非凡之处在于，植物、线虫、青蛙甚至人体组织的培养细胞中，不对称性的建立都涉及了同一种蛋白。这一基础研究不仅揭示了基本的发育机制，也增加了人们对于一些严重先天畸形的了解。