快捷搜索:  www.ymwears.cn

具有检查点功能的开发时钟

Helge Grosshans小组的特征是“秀丽隐杆线虫振荡器”,在秀丽隐杆线虫幼虫发育过程中,有超过3700个基因有节奏地表达。他们演示了振荡器与蜕皮的耦合,并了解了它是如何连接的。他们的发现表明,振荡器就像一个发育时钟,具有发育检查点的功能。

基因表达振荡,即基因有节奏的表达,在许多生物系统中都有发生。它们非常适合计时,充当控制重复过程的“分子时钟”。例如,基因表达的振荡是调节动物每日睡眠-觉醒周期的生物钟的基础。

“发育时钟”同样利用基因表达振荡来同步组织和器官的发育过程。Helge Grosshans和他的研究小组广泛研究了蛔虫C. elegans的发育时间。2014年,研究小组发现,在这种蛔虫的幼虫发育过程中,数千个基因的转录都受到了振荡的影响,并且振荡周期大致与幼虫阶段的持续时间相吻合。

格罗山小组的两位博士生Milou Meeuse和Yannick Hauser更详细地研究了这一现象,以了解“秀丽隐杆振荡器”的结构和功能。他们的研究得到了ERC的高级资助,最近发表在《分子系统生物学》上。

他们进行了广泛的实验,监控线虫胚胎后发育到成年整个时期的基因表达。这使得他们能够识别超过3700个节律性表达基因——大约是所有表达基因的四分之一。他们确定了四个基因表达周期的振荡基因,反映了通过四个幼虫阶段的进展。事实上,他们发现振荡与蜕皮周期密切同步,即在每一幼虫阶段的末端发生的新表皮合成和旧表皮脱落的过程。研究人员进一步观察到,振荡在胚胎中开始,在孵化后短暂停止,并对扰动作出反应(例如,当幼虫不再得到食物),在成虫中停止。见底部图片。

“通过我们的实验,我们清楚地证明了振荡器与蜕皮的耦合,”该研究的第一作者之一Milou Meuse说。“我们还证明了振荡器可以停止,但只有在特定的时间。在这段时间里,蠕虫“检查”环境是否适合继续发育,以迎接另一个完整的振荡,或者它是否最好停止并等待,例如,直到食物再次出现。换句话说,振荡器具有发育的检查点功能。

共同第一作者Yannick Hauser补充道:“意识到我们可以从非线性动力学理论中解释检查点功能是如何从一个特定的振荡器架构中产生的,这真的很令人惊讶。这将使我们能够发展数学模型来表示和进一步研究振荡器。”

由此可以清楚地看出,秀丽隐杆线虫的振荡器是一个发育时钟,帮助蛔虫在其发育的时间上做出正确的决定。

您可能还会对下面的文章感兴趣: