Cell子刊：胚胎早期发育的关键小分子
体节是脊椎动物在胚胎发育过程中形成的暂时性结构，是脊椎动物发育的基础。体节生成受到分节时钟(segmentation clock)的控制，依赖相关基因的循环表达。现在科学家们发现，一种小RNA是胚胎发育时组织正确分节的关键。
在体节形成的过程中，相关基因处于不断开启和关闭的循环中，该循环模式与不同组织的形成时机相符。如果对这些基因失去了严格控制，体节发育就会出现缺陷，甚至无法形成体节。
研究人员在鸡胚中进行实验，发现一种被称为mir-125a-5p的microRNA负责调控特定基因的循环活性，而这些基因决定着组织分节的形成时机。文章发表在Cell旗下的Developmental Cell杂志上。
体节形成是指脊椎动物胚胎发育时中胚层的组织分节，体节将会最终发育成为肋骨、脊椎和肌肉。在分节时钟的控制下，体节形成的相关基因在合成RNA和蛋白后就会关闭，以此不断循环，直到所有必需体节发育完成。人们将这种循环模式比作体育场上球迷们形成的人浪。现有的分节时钟数学模型显示，相关RNA的半衰期受到了严密控制，但模型无法解释其调控机制。
研究人员希望明确上述循环模式的调控机制，他们注意到microRNA能介导转录本的降解。的确，研究显示mir-125a-5p能够在体节形成过程中，精确控制Lfng基因的活性，而Lfng是与分节时钟相关的重要基因。这种microRNA的缺失，会破坏Lfng基因的循环活性，导致组织发育出现异常。
“当我们干涉这种microRNA的功能时，发现它与其目标的相互作用会产生深远的影响，”文章通讯作者，俄亥俄州立大学的分子遗传学副教授Susan Cole说。“在发育过程中干涉一种microRNA就能造成这么大的差异，是很少见的。如此严密的调控，说明这一机制非常重要。”
研究人员在鸡胚的体节形成时期，让mir-125a-5p失活，阻止这种microRNA与Lfng编码的RNA结合，结果导致鸡胚无法形成正常的体节。研究显示，mir-125a-5p的作用位点是进化保守的，除了鸡以外该位点还存在于人、小鼠和斑马鱼中。因此，很可能上述物种的体节形成也受到这一机制的调节。
研究人员认为，这一发现也有助于理解体节形成阶段的物种差异。例如，就每个体节的形成时间来说，鸡需要90分钟，斑马鱼需要三十分钟，小鼠需要两小时，而人类需要五小时。
未来，Cole打算在哺乳动物中研究上述调控机制，并分析这种调控与疾病进程的关联。分节时钟的缺陷与脊椎畸形等疾病有关，更好的理解体节形成机制，能帮助人们治疗与胚胎发育有关的人类疾病。
-
技术原理
-
项目成果
