Discovery of a genetic module essential for assigning left–right asymmetry in humans and ancestral vertebrates
2021 年 12 月發(fā)表在 Nature Genetics 上斤富，由新加坡A*STAR 研究所的?Bruno Reversade 等研究人員發(fā)表膏潮。
脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過程中，有一個(gè)稱為 left-right organizer (LRO) 的短暫存在的器官满力，它決定脊椎動(dòng)物左右對稱軸的形成戏罢。在 LRO 中，運(yùn)動(dòng)纖毛可以打破兩側(cè)對稱性脚囊，在魚類龟糕、兩棲類、嚙齒類和人類中悔耘，LRO 都有運(yùn)動(dòng)纖毛讲岁；而在鳥類、爬行類、偶蹄類缓艳、鯨類中則沒有運(yùn)動(dòng)纖毛校摩。二者間的區(qū)別是如何形成的呢？
研究者們分析這兩類脊椎動(dòng)物中不同的基因阶淘，鑒定出了五個(gè)編碼胞外蛋白的基因衙吩，其中 CIROP 基因的功能此前未知。研究表明溪窒，CIROP 在有鞭毛 LRO 中特異表達(dá)坤塞，在斑馬魚和非洲爪蟾中，CIROP（該蛋白編碼的肽）只對左側(cè)發(fā)育有作用澈蚌，處于左側(cè) flow 的下游（見下圖b圖）摹芙，但是處于 DAND5 的上游，DAND5 是胚胎發(fā)育過程中第一個(gè)非對稱表達(dá)的基因宛瞄。在 21 個(gè) CIROP 突變的人類病例中浮禾，患者們都表現(xiàn)出了隱性的內(nèi)臟異位。
對斑馬魚份汗、非洲爪蟾系忙、小鼠的胚胎進(jìn)行原位雜交泼舱，發(fā)現(xiàn) cirop 基因是在有鞭毛 LRO 中特異表達(dá)的辖佣。
在斑馬魚和非洲爪蟾中串前，cirop 功能丟失會(huì)導(dǎo)致內(nèi)臟異位（heterotaxy，HTX）轩猩。研究者們通過在四細(xì)胞階段分別對左側(cè)和右側(cè)進(jìn)行注射卷扮，實(shí)現(xiàn)了cirop的左側(cè)/右側(cè)的特異性敲除，發(fā)現(xiàn)對左側(cè)胚胎注射會(huì)導(dǎo)致缺陷均践，但是對右側(cè)胚胎進(jìn)行注射時(shí)卻不表現(xiàn)出任何缺陷晤锹。
對左側(cè)胚胎敲低 dand5 的表達(dá)，能夠緩解 cirop 功能缺失導(dǎo)致的不對稱缺陷彤委。這表明 Nodal 信號(hào)通路能夠補(bǔ)償 Cirop 的缺失鞭铆。這也說明在信號(hào)通路中，Cirop 在 Dand5 的上游焦影。
研究者們又進(jìn)一步證明了 Cirop 對于 dand5 的非對稱表達(dá)是必不可少的车遂。
整篇文章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常詳實(shí)，證明了一個(gè)在祖先物種中演化出來的遺傳模塊的存在斯辰，這一模塊在脊椎動(dòng)物進(jìn)化歷史上消失了兩次舶担，但是對于人類發(fā)育過程中的左右區(qū)分仍然有非常重要的意義。
