果蠅再生的關(guān)鍵調(diào)控因子

有些動(dòng)物具有使失去的結(jié)構(gòu)再生的非凡能力，蜥蜴的尾巴就能再生。然而，這種再生過(guò)程必須由身體嚴(yán)格調(diào)節(jié)，以確保適當(dāng)?shù)慕M織組織，并防止異常生長(zhǎng)，如癌癥。然而，這種調(diào)控背后的確切機(jī)制尚不為人所知。在最近發(fā)表在《PLOS Genetics》上的一項(xiàng)研究中，伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為Brat的RNA調(diào)節(jié)劑通過(guò)調(diào)節(jié)下游生長(zhǎng)因子，在抑制組織再生方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)副教授兼副主任Rachel Smith-Bolton (GNDP/RBTE)說(shuō):“有一些限制和保護(hù)因素對(duì)確保再生組織盡量減少錯(cuò)誤很重要，但這些還沒(méi)有得到很好的研究。當(dāng)組織再生時(shí)，比如從傷口再生，即使沒(méi)有任何突變，它有時(shí)也會(huì)出錯(cuò)，我覺(jué)得這很有趣。我們想要探索可能發(fā)生的錯(cuò)誤，以及如何防止這些錯(cuò)誤。

由Smith-Bolton領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，與Smith-Bolton實(shí)驗(yàn)室的前研究生、該研究的第一作者Syeda Nayab Fatima Abidi和實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)任研究生Felicity Ting-Yu Hsu一起，研究了影響果蠅(一種常見(jiàn)的果蠅)翅膀成像盤(pán)再生的遺傳因素。果蠅幼蟲(chóng)體內(nèi)有想象盤(pán)，它是各種附屬物如翅膀、腿和觸角的前身。這些圓盤(pán)內(nèi)復(fù)雜的基因表達(dá)決定了細(xì)胞的命運(yùn)，或者細(xì)胞將成為什么附屬物，以及模式。

這個(gè)過(guò)程可以想象成一只手的生長(zhǎng)過(guò)程——細(xì)胞可能會(huì)被指示變成手指，但這種模式確保你不會(huì)最終擁有5個(gè)拇指，而不是通常的手指。

為了確定參與這一過(guò)程的基因，研究人員在蒼蠅幼蟲(chóng)的翅膀成像盤(pán)中誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，導(dǎo)致受損的翅膀盤(pán)隨后在發(fā)育過(guò)程中再生。通過(guò)將不同突變的成年果蠅的翅膀與對(duì)照果蠅的翅膀進(jìn)行比較，他們確定了mRNA調(diào)節(jié)因子Brat是再生生長(zhǎng)的關(guān)鍵組成部分。與對(duì)照組相比，攜帶Brat基因突變的果蠅能夠更好地再生它們正在發(fā)育的翅膀，這表明Brat基因?qū)ｉT(mén)抑制和控制再生生長(zhǎng)。

“果蠅基因的命名方式是基于突變的表型，”Abidi解釋說(shuō)。Brat的全稱是腦瘤，因?yàn)樵谕蛔凅w中它會(huì)導(dǎo)致腦部腫瘤。這是因?yàn)樗刂浦杉?xì)胞是否能夠分化。然而，在翅膀的成像圓盤(pán)中沒(méi)有干細(xì)胞，所以有趣的是，在我們的研究結(jié)果中，Brat基本上仍然在執(zhí)行相同的功能，控制細(xì)胞是否分化以及分化多少。”

雖然Brat減少的果蠅表現(xiàn)出了更好的翅膀再生能力，但這種增強(qiáng)是有代價(jià)的:它們?cè)谑軗p的特定翅膀斑塊內(nèi)表現(xiàn)出了剛毛和靜脈的缺乏。根據(jù)研究人員的說(shuō)法，這表明翼緣細(xì)胞命運(yùn)規(guī)范的失誤，歸因于Brat表達(dá)減少促進(jìn)了無(wú)限制的生長(zhǎng)。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，Brat的下游靶點(diǎn)、生長(zhǎng)因子Myc在這一過(guò)程中也起著關(guān)鍵作用。Myc過(guò)表達(dá)的果蠅反映了在Brat減少的果蠅中觀察到的表型，強(qiáng)調(diào)了適當(dāng)再生所需的微妙平衡。

Smith-Bolton解釋說(shuō):“Brat降低其靶標(biāo)的表達(dá)，因?yàn)镸yc是Brat的靶標(biāo)，過(guò)度表達(dá)Myc似乎會(huì)導(dǎo)致與減少Brat相同的表型。真正有趣的是，無(wú)論我們嘗試什么，我們都無(wú)法用常規(guī)的工具和技巧來(lái)做相反的事情，減少M(fèi)yc的表達(dá)。這告訴我們Myc可能在再生組織中受到非常嚴(yán)格的調(diào)節(jié)。

Hsu正在進(jìn)行的研究重點(diǎn)是闡明Myc在再生中的作用及其調(diào)控機(jī)制。在她最近的工作中，她發(fā)現(xiàn)了一種導(dǎo)致果蠅Myc表達(dá)不足的現(xiàn)有等位基因。令人驚訝的是，這種低表達(dá)導(dǎo)致了與Myc過(guò)表達(dá)相似的表型，這表明Myc表達(dá)的微妙平衡是正常再生所必需的。

Smith-Bolton說(shuō):“這只是強(qiáng)調(diào)了一個(gè)事實(shí)，即在再生過(guò)程中你需要適量的Myc，否則你就會(huì)出錯(cuò)。我們現(xiàn)在正在探索這個(gè)數(shù)字到底是多少，以及如何進(jìn)行監(jiān)管?！?/p>

總的來(lái)說(shuō)，研究人員得出結(jié)論，Brat似乎作為一種保護(hù)性生長(zhǎng)因子，限制下游生長(zhǎng)因子，如Myc，并防止再生組織中細(xì)胞模式和細(xì)胞命運(yùn)的錯(cuò)誤。

考慮到在包括人類在內(nèi)的各種物種中都存在Brat同源基因(具有相似功能的基因)，這些發(fā)現(xiàn)為理解和潛在地操縱人類環(huán)境中的再生打開(kāi)了大門(mén)，特別是在抑制癌癥中看到的不受控制的生長(zhǎng)方面。

Abidi說(shuō):“雖然我們沒(méi)有專門(mén)研究癌癥，但當(dāng)你有一個(gè)不受控制的再生過(guò)程時(shí)，這肯定是令人擔(dān)憂的，因?yàn)樗锌赡馨l(fā)展成腫瘤。必須有適當(dāng)?shù)臋C(jī)制在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候阻止這一過(guò)程，這樣你就不僅僅是得到了一團(tuán)增長(zhǎng)，而是得到了一些功能。揭示導(dǎo)致這種無(wú)限制生長(zhǎng)的突變是了解這類癌癥如何發(fā)展的一步。

來(lái)源：PLOS Genetics

鄰二氯苯（o-Dichlorobenzene，化學(xué)式：C6H4Cl2）是一種有機(jī)化合物，屬于二氯苯類化合物。以下是鄰二氯苯的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 物態(tài)：鄰二氯苯為無(wú)色液體，具有特殊的芳香味道。

2. 溶解性：鄰二氯苯有較好的溶解性，可溶于有機(jī)溶劑如醇、醚和苯等，但在水中溶解度較低。

3. 穩(wěn)定性：鄰二氯苯相對(duì)比較穩(wěn)定，在常溫下不易分解，不易被空氣氧化。

4. 反應(yīng)性：鄰二氯苯在一些反應(yīng)中表現(xiàn)出以下特性：

   - 親電取代反應(yīng)：鄰二氯苯可通過(guò)親電試劑引發(fā)取代反應(yīng)。例如，與臭氧反應(yīng)可生成鄰二氯苯臭氧加合物。

   - 鄰位取代反應(yīng)：與少數(shù)條件下的親核試劑體系，鄰二氯苯的氯原子可被取代，發(fā)生鄰位取代反應(yīng)。

5. 毒性：鄰二氯苯對(duì)人體是有毒的，可能對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟和腎臟產(chǎn)生不良影響。因此，在使用過(guò)程中要注意安全防護(hù)。

需要注意的是，鄰二氯苯是一種揮發(fā)性有機(jī)化合物，容易產(chǎn)生蒸汽，所以在處理和操作時(shí)需要提供良好的通風(fēng)條件。同時(shí)，避免與強(qiáng)氧化劑、酸性物質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)，以免引起危險(xiǎn)。