近日,一项刊登在国际杂志Molecular Cell上的研究报告中,来自纽约大学的科学家们通过研究阐明了在胚胎发育(embryogenesis)过程中细胞变得彼此不同的分子机制,相关研究结果或能帮助阐明胚胎发育的遗传规律,同时也能帮助理解疾病发生和出生缺陷的原因。

图片来源:commons.wikimedia.org

  研究者Stephen Small教授解释道,很多年来科学家们一直知道,在特定细胞中改变基因的开启或会引起出生缺陷的癌症发生,然而其中的分子机制研究者却知之甚少,本文研究结果揭示了在胚胎发生过程中该过程被调节的分子机制。此前研究人员鉴别出了基因启动子(promoters)的存在,然而这些研究并未描述这些启动子是如何被激活的,以及在胚胎发育过程中细胞是如何变得彼此不同的。

  这项研究中,研究人员重点对一种名为hunchback (hb,驼背基因)的基因进行研究,该基因能使得果蝇胚胎头部的细胞与腹部细胞不同,如今研究者在名为bh启动子(或遗传开关)的区域中发现了hb基因的DNA序列代码,如果hb启动子的开关被关闭的话,hb基因就会沉默并停止表达,然而一旦其开启表达,基因就会产生RNA副本,其对于指定头部发育至关重要。

  尤其是在胚胎中,hb启动子开关能被名为Bicoid的蛋白所开启,Bicoid能与不同的DNA序列—增强子结合,增强子一般位于hb启动子的远端位点,一旦与增强子结合后,Bicoid蛋白就会物理性地接触hb启动子,随后调节启动子开关促进其开启表达。研究者Small和其同事能利用hb基因的特性来帮助产生整个过程,即该基因拥有两个启动子,其中一个活性启动子能对Bicoid蛋白产生反应,而另外一个失活启动子则不会。

  研究者表示,通过在活性和非活性启动子之间精准地交换序列,他们就发现,活性启动子包含有两个较短的序列,其对于Bicoid蛋白反应的产生非常必要,当研究者突变这些序列后,活性启动子的功能就会被有效关闭,当将这些序列插入非活性启动子后,其就能有效开启这些启动子的功能。

  复杂的机体中包含有多种类型的细胞,每一种细胞类型都非常特殊,因为其能够开启特殊的一类基因进行表达,本文研究中,研究人员就描述了在早期胚胎发育的特性区域中,第一批细胞特异性基因被开启激活的分子机制。

相关文章

8篇最新Science研究论文揭示生命科学最新研究成果

1.Science:我国科学家揭示人类早期胚胎发育中的组蛋白修饰重编程doi:10.1126/science.aaw5118组蛋白修饰调节基因表达和发育。在一项新的研究中,为了解决在人类早期发育中组蛋......

我国科学家揭示人类早期胚胎发育中的组蛋白修饰重编程

在真核生物中,组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA组装成核小体。因氨基酸成分和分子量不同,组蛋白主要分成5类:H1,H2A,H2B,H3和H4。除H1外,其他4种组蛋白均分别以二聚体形式相结合,形成核小体核......

Nature:胚胎发育早期基因组的组装特征

最新研究表明,卵母细胞受精后立即会出现DNA活性和非活性区域的分化,该现象甚至在基因被激活之前就已经出现。该研究将有助于更好地了解单个受精卵母细胞发育成由许多不同细胞类型组成的完整生物体的机制。相关结......

新研究打破人们对基因如何影响早期胚胎发育的常规理解

我们的身体大约有14万亿个细胞,每个细胞含有一个细胞核,每个细胞核含有长2米宽20个原子的DNA。为了适应每个细胞核,DNA缠绕在特定的蛋白周围。这些缠绕的DNA抑制基因调控蛋白结合到基因组中的蛋白编......

线粒体动态平衡对干细胞胚胎发育的影响得以揭示

近日,华南理工大学高平课题组、中科院动物所周琪课题组及中国科学技术大学张华凤课题组合作,揭示了线粒体动态平衡对干细胞胚胎发育潜能的决定性作用。相关研究已在线发表于《细胞代谢》。全能干细胞具有无限自我复......

Nature胚胎新突破:迷你胎盘帮助了解早期胚胎发育机制

一项最新研究显示,一种新型胎盘早期的细胞模型:“迷你胎盘(Mini-placentas)”能帮助我们了解生殖障碍,解析胚胎早期发育的奥秘。这一研究成果公布在11月28日的Nature杂志上。许多怀孕失......

孟安明/陶庆华组合作发现“葫芦娃”基因,解决胚胎发育

动画片《葫芦娃》中的卡通形象11月23日,清华大学孟安明老师实验室与陶庆华老师实验室合作在Science上在线发表了题为MaternalHuluwadictatestheembryonicbodyax......

胚胎发育之谜?刘江揭开面纱

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰。以高等动物为例,个体从受精卵发育成成体的过程中,DNA甲基化图谱都是动态变化的,会调控不同的细胞往不同的方向分化。因此,建立DNA甲基化图谱对理解生殖细胞形成和胚......

测量单个细胞染色质可接近性,从而揭示胚胎发育路径

在一项新的研究中,美国华盛顿大学和位于德国海德堡市的欧洲分子生物学实验室的研究人员证实细胞类型和发育阶段能够从数千个单细胞的染色质可接近性(chromatinaccessibility,也译作染色质开......

高绍荣CellReports:小鼠植入前胚胎蛋白质组动态图谱

近日,同济大学高绍荣课题组与华东师范大学廖鲁剑课题组合作在Cell子刊《CellReports》杂志在线发表题为“ProteinExpressionLandscapeofMouseEmbryosdur......