为什么我们是左右不对称的?答案来了

科技工作者之家 2018-11-23

  

  

  
果蝇的正常幼虫(左)和在对称的表皮中表达肌球蛋白1D的幼虫的运动。

11月23日,Valrose生物研究所与美国宾夕法尼亚大学的研究人员合作在《科学》杂志上发表论文,展示了肌球蛋白1D(Myosin 1D)诱导肌动蛋白(actin)的螺旋运动。这种螺旋运动会导致细胞、器官,甚至整个身体扭曲,引发侧化行为。

我们的世界从根本上是不对称的:如DNA的双螺旋结构,干细胞的不对称分裂,位于左侧的人类心脏等。但是这些不对称是如何出现的,它们又是如何相互联系的呢?

为了解开这些谜题,Valrose生物研究所Stephane Noselli领导的研究小组历经数年研究后发现,控制果蝇不对称的基因在脊椎动物中扮演着同样的角色:它产生的蛋白质——肌球蛋白1D(Myosin 1D),控制着器官在相同方向上的卷曲或旋转。

在这项新研究中,研究人员在果蝇正常对称的器官(如呼吸道)中诱导了肌球蛋白1D的产生。结果显示,这在所有层面上引起了不对称:畸形的细胞、自我卷曲的气管、整个身体的扭曲,以及果蝇幼虫的螺旋运动。值得注意的是,这些新的不对称都是朝着同一个方向的。

为了确定这些连锁反应的起源,宾夕法尼亚大学的生化学家们也参与了这个项目:在盖玻片上,他们使肌球蛋白1D与细胞骨架的一个组成部分——肌动蛋白(actin)接触,结果发现这两种蛋白质之间的相互作用导致了肌动蛋白的螺旋上升。

肌球蛋白1D除了在果蝇和脊椎动物的左右不对称中起作用外,似乎能够在所有尺度上诱导自身的不对称:首先在分子水平上,然后通过多米诺效应,在细胞、组织和行为水平上诱导不对称。这些结果提示了肌球蛋白1D可能是进化过程中新形态特征(如蜗牛身体的卷曲)出现的机制。

科界原创  

编译:花花 

审稿:阿淼  

责编:张梦

期刊来源:《科学》

期刊编号:0036-8075

原文链接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/c-too111518.php

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肌球蛋白 肌动蛋白

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