研究发现“垃圾DNA”驱动胚胎发育 发布：2012/12/04 来自：生物探索 阅读数： 934 导读 编码microRNA的基因组区域曾经被当做是“垃圾DNA”，但是新的研究发现，microRNA在胚胎发育过程中发挥着重要的作用，决定了胚胎细胞的去向。 胚胎 是一个令人惊叹的存在：从一个初始的细胞可以 发育 成一个完整鲜活、会呼吸的机体，充满了功能细胞与器官。毫不奇怪， 胚胎 发育 是一个非常精细的过程——一切都在恰当时机安排到正确的位置。发育与细胞生物学家就是以此为研究对象，揭开我们之所以成为人类的分子线索。 “在发育中最重要的步骤之一就是所有的细胞分布至三个胚层——外胚层、内胚层和中胚层，这三个胚层最后发育成了身体的各个组织与器官，”美国桑福德儿童健康研究中心的专家Mark Mercola教授解释说。 Mercola和他的团队最新发表在Genes Development杂志上的研究发现，在发育中，microRNA在这种细胞与胚层引导的过程中发挥了重要的作用。 MicroRNA: 此之垃圾，彼之珍宝 microRNA是一小段遗传物质，与携带蛋白编码信息的mRNA类似。MicroRNA不编码蛋白质，因此，多年来科学家把基因组中编码这些短小、不具蛋白编码功能RNA的区域当做“垃圾”。 现在我们已经知道，microRNA远非垃圾，它们虽然本身并不编码蛋白质，但是却与信使RNA结合防止信使RNA编码的蛋白质形成。正是通过这种方式，microRNA在决定某个时机上哪些蛋白该表达，哪些蛋白不应该表达中发挥了重要的作用。 科学家已经逐渐认识到，microRNA是正常细胞功能以及人类疾病发展中的重要部分。因此，microRNA在胚胎发育中也发挥着重要的作用。 指挥细胞交通 为了找出在早期胚胎发育中是那些microRNA在影响胚层的形成，Mercola和他的团队分别研究了人类基因组中大约900种microRNA。他们对microRNA指导 干细胞 生成中胚层和内胚层的作用进行了研究。通过这些研究他们发现，两个分别被称为let-7和miR-18的microRNA家族在加强中胚层和外胚层的形成时阻止了内胚层的形成。 通过停止let-7的功能并研究随后的结果，研究人员证实了他们的发现。let-7停止发挥功能显著地改变了胚胎细胞的命运，本来应该发育为外胚层和中胚层的细胞变成了内胚层，这表明了microRNA在发育中的关键作用。 研究并未就此打住。Mercola的团队为了了解let-7和miR-18的作用方式，继续研究发现这些microRNA是通过抑制TGFβ信号途径来指导中胚层和外胚层的形成的。TGFβ是一种影响多种细胞行为——包括增殖和分化的分子。当这些microRNA改变TGFβ的活性后，细胞通过一种特定的途径一些变成了骨头，而另外一些则变成了大脑。 “我们现在已经证实microRNA是强大的胚胎细胞命运调节者，”Mercola表示。 Whole-genome microRNA screening identifies let-7 and mir-18 as regulators of germ layer formation during early embryogenesis Mark Mercola et al. Tight control over the segregation of endoderm, mesoderm, and ectoderm is essential for normal embryonic development of all species, yet how neighboring embryonic blastomeres can contribute to different germ layers has never been fully explained. We postulated that microRNAs, which fine-tune many biological processes, might modulate the response of embryonic blastomeres to growth factors and other signals that govern germ layer fate. A systematic screen of a whole-genome microRNA library revealed that the let-7 and miR-18 families increase mesoderm at the expense of endoderm in mouse embryonic stem cells. Both families are expressed in ectoderm and mesoderm, but not endoderm, as these tissues become distinct during mouse and frog embryogenesis. Blocking let-7 function in vivo dramatically affected cell fate, diverting presumptive mesoderm and ectoderm into endoderm. siRNA knockdown of computationally predicted targets followed by mutational analyses revealed that let-7 and miR-18 down-regulate Acvr1b and Smad2, respectively, to attenuate Nodal responsiveness and bias blastomeres to ectoderm and mesoderm fates. These findings suggest a crucial role for the let-7 and miR-18 families in germ layer specification and reveal a remarkable conservation of function from amphibians to mammals. 文献链接： Whole-genome microRNA screening identifies let-7 and mir-18 as regulators of germ layer formation during early embryogenesis 相关热点 时代周刊：2012年度十大医学突破 Nature子刊：新技术让体细胞重返祖细胞状态 研究发现“垃圾DNA”驱动胚胎发育 研究证实来自骨髓的干细胞可改善帕金森症病情 利用血液制造干细胞成为现实 推荐热点 哈佛科学家在DNA芯片中成功存储电子书 盘点伦敦奥运会可能出现的兴奋剂种类 疟原虫基因组测序揭示抗疟的挑战与机遇 Nature和Science同期刊登肿瘤干细胞的发现 Nature：奥运会背后的科学家们 探索最有价值的生物资讯，欢迎参与共建生物家园。 转载请注明原文链接：http://news.biodiscover.com/hot/research/103078.html
09年12月9 日 HZI 研究人员澄清免疫细胞的关键发育环节 免疫系统可以保护我们的身体免受病原体的侵袭。它或者是在胚胎发育的过程中由肝脏干细胞、或者是出生后由骨髓而形成。截止目前，研究人员一向认为在出生之后各种免疫细胞的发育业已完成。若是胚胎肝细胞或者儿童骨髓未能形成某些细胞，那它们就会终身缺失。 不伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心（HZI）的研究人员现在找到了反证：只要他们愿意，他们可以随时在成年小鼠的身上成功地造出各种免疫细胞。科研人员在最新一期的《blood》杂志上发现了此项成果。免疫系统是由多种不同的细胞类型共同组成。B细胞的主要作用是产生所谓的抗体。这些抗体识别入侵的病菌，并沾附在它们上面。由引或者降低其危害或者为吞噬细胞作出标记。在人体内有两类B细胞，分别是B1和B2细胞。B1细胞是由胚胎肝细胞所形成的，而B2细胞是在出生之后由骨髓干细胞形成的。这两种B细胞的任务也不同，B1细胞属于是人体的第一道防线，它们可能很早就在演化中出现并形成可以附着在细菌的一般性的表面结构上。而B2细胞相反可产生针对不同结构的特定抗体。它们比如可以用于疫苗接种从而保护某种特定的病原体。 迄今为止，研究人员一向认为在出生之后不再会形成新的B1细胞。他们猜测现有的细胞有较长的寿命并通过时不时的细胞分裂而实现自身的再生。HZI的科研人员现在否定了这些猜测，并由此成功地向理解免疫系统及其灵活性迈出了一大步。 HZI“分子免疫学”科研团队的研究人员改造了了小鼠的遗传基因。他们人为关闭了这些小鼠身上的一个启动免疫系统发育的基因- 于是这些基因修饰的动物在出生时就没有免疫细胞。只有当这些动物获得一种化学物质之后，这个基因才被激活，小鼠才开始制造免疫细胞。研究人员已经能够证明，与其年龄无关，即使在成年小鼠身上能发现新的B1细胞。 “我们由此率先证明，这些免疫细胞不仅产生胚胎也同样产生于成年动物身上”，一位在HZI进行重组小鼠课题的研究者桑德拉．都伯尔（Sandra Düber）说。通过这种特殊的小鼠，科研人员现在可以更好地了解免疫系统的各种属性，更方便地进行研究。 科研人员可以把这种方法用于各种类型的免疫细胞。“我们将借助它来研究诸如多发性硬化症以及糖尿病等自身免疫性疾病”，科研团队负责人西格弗里德．韦斯（Siegfried Wei）说。 “由于我们现在可以通过外界手段干预形成阶段的免疫系统，因此就能研究免疫系统为何会向自己发起进攻，并导致机体患病。”为了能理解这些包括人体在内的出偏的免疫反应，并最终预防乃至治疗这些疾病，这项工作是极其重要的。 原始文章： Induction of B-cell development in adult mice reveals the ability of bone marrow to produce B-1a cells. Düber S, Hafner M, Krey M, Lienenklaus S, Roy B, Hobeika E, Reth M, Buch T, Waisman A, Kretschmer K, and Siegfried Wei. Blood, 3 December 2009, Vol. 114, No. 24, pp. 4960-4967.
我的老板是个可爱的美国大男孩，他和他的太太由于热爱科研工作没有生育子女。 他们同是PMCB的教授，酷爱科研工作，为科研如痴如狂。老板很听太太的话，吃饭后每次他洗碗，太太说他胖他就不吃蛋糕，尽量在短距离时步行。好，背景先说这些。 今天是我们每周例行lab meeting. 老板讨论embryo development的问题，比较玉米，水稻，和其他grass等的胚胎发育异同，顺口说She thinks that, she is his wife. 他把太太的一个假设理论， which is very likely to be true, at least they think so, 告诉了我们组里的人。我当时只是觉得有趣，没想到后来。。。。。。 晚饭的时候，老板和太太来lab 洗餐具，问好之后，老板说我们讨论什么什么了在lab meeting 上。 太太瞬间惊讶道why do you tell them that, that is my theory 老板很急地忙着解释。 我偷偷笑了，这一对科研狂人。
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