在胚胎發(fā)育中，胚層形成過程決定何種細(xì)胞成為何種器官，Sanford-Burnham研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)在這一過程中microRNA具有至關(guān)重要的作用。
胚胎發(fā)育是一個(gè)奇妙的過程，由一個(gè)初始細(xì)胞就能發(fā)育成為整個(gè)生命體。毫無疑問，胚胎發(fā)育是一個(gè)受到嚴(yán)格調(diào)控的過程，該過程中的一切都必須在正確的時(shí)間到達(dá)正確的位點(diǎn)。發(fā)育和細(xì)胞生物學(xué)家們在胚胎發(fā)育的研究中探索著人何以為人的分子線索。
“在胚胎發(fā)育早期，細(xì)胞分配形成外胚層、中胚層和內(nèi)胚層，這一過程被認(rèn)為是zui重要的發(fā)育事件之一，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Sanford-Burnham研究所教授Mark Mercola解釋到。
這篇發(fā)表在Genes & Development雜志上的文章指出，在胚胎發(fā)育過程中microRNA對細(xì)胞和胚層的定位具有重要作用。
甲之垃圾，乙之寶藏mRNA負(fù)責(zé)將基因組的蛋白編碼指令傳遞給蛋白合成工廠，而microRNA比較短也不編碼蛋白。多年來科學(xué)家們一直將編碼microRNA的基因組區(qū)域視為“垃圾”。
然而，現(xiàn)在人們已經(jīng)知道m(xù)icroRNA并非垃圾，它們雖然沒有編碼蛋白質(zhì)，但能夠與mRNA結(jié)合，阻止mRNA編碼的蛋白合成。microRNA以這種方式?jīng)Q定蛋白在特定時(shí)間合成與否，由此發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。
越來越多的人將microRNA視為細(xì)胞正常功能和人類疾病進(jìn)程中的重要部分，而這項(xiàng)研究指出microRNA對胚胎發(fā)育也由重要作用。
掌控細(xì)胞的命運(yùn)為了研究在早期胚胎發(fā)育中對胚層形成有影響的microRNA，研究人員對人類基因組中的大多數(shù)（約900個(gè)）microRNA進(jìn)行了分別研究，測試了這些microRNA指導(dǎo)胚胎干細(xì)胞形成中胚層和內(nèi)胚層的能力。由此，他們發(fā)現(xiàn)了有兩個(gè)microRNA家族，let-7和miR-18，能夠阻斷內(nèi)胚層形成，同時(shí)促進(jìn)中胚層和外胚層的形成。
為了驗(yàn)證上述發(fā)現(xiàn)，研究人員人工阻斷了let-7的功能。研究顯示，let-7的功能缺失極大改變了胚胎細(xì)胞的命運(yùn)，原本應(yīng)當(dāng)形成中胚層和外胚層的細(xì)胞轉(zhuǎn)而成為了內(nèi)胚層，證實(shí)microRNA在胚胎發(fā)育中的關(guān)鍵作用。
隨后，研究人員對let-7和miR-18的作用機(jī)制進(jìn)行了深入研究。他們發(fā)現(xiàn)這些microRNA是通過抑制TGFβ信號通路來指導(dǎo)中胚層和外胚層的形成。TGFβ影響著許多細(xì)胞行為，包括細(xì)胞增殖和分化。let-7和miR-18調(diào)控TGFβ的活性，以此決定哪些細(xì)胞成為骨骼，哪些細(xì)胞成為大腦。
這項(xiàng)研究對全基因組microRNA文庫進(jìn)行了系統(tǒng)性的篩選，找出了控制復(fù)雜生物學(xué)過程的關(guān)鍵分子。研究人員指出，microRNA是胚胎發(fā)育時(shí)細(xì)胞命運(yùn)的有力調(diào)控者。
