發(fā)現(xiàn)蛋白Myo1D足以誘導(dǎo)身體不對稱性

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2018-11-27 15:08:00【大中小】

不對稱性在各個尺度的生物學(xué)中起著重要作用：考慮一下DNA螺旋、人類心臟位于左側(cè)的事實和我們傾向于使用我們的左手或右手。但這些不對稱性是如何產(chǎn)生的，它們彼此之間是否存在關(guān)聯(lián)？

在一項新的研究中，來自法國和美國的研究人員展示了單個蛋白如何誘導(dǎo)另一個分子發(fā)生螺旋運動。通過多米諾骨牌效應(yīng)，這會導(dǎo)致細(xì)胞、器官甚至整個身體發(fā)生卷曲，從而觸發(fā)偏側(cè)行為。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年11月23日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D”。

果蠅幼蟲，圖片來自Gaëlle Lebreton，經(jīng)過Stéphane Noselli/iBV/CNRS編輯。

多年來，為了解決這些謎團(tuán)，法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）研究員Stéphane Noselli領(lǐng)導(dǎo)的一個研究團(tuán)隊一直在研究左右不對稱性。他們已鑒定出第一個控制著果蠅不對稱性的基因，其中果蠅是生物學(xué)家青睞的模式生物之一。近期，Noselli團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)這個基因在脊椎動物中起著相同的作用：它產(chǎn)生的蛋白，即肌球蛋白1D（Myosin 1D, Myo1D），控制著器官在同一方向的卷繞或旋轉(zhuǎn)。

在這項新的研究中，這些研究人員在果蠅的正常情形下是保持對稱狀態(tài)的器官（比如呼吸氣管）中誘導(dǎo)Myo1D產(chǎn)生。令人吃驚的是，這足以引起各個層面的不對稱性：讓細(xì)胞變形，氣管纏繞在自身周圍，整個身體發(fā)生扭曲，以及果蠅幼蟲出現(xiàn)螺旋運動行為。值得注意的是，這些新的不對稱性總是朝著同一個方向產(chǎn)生。

為了鑒定出這些級聯(lián)效應(yīng)的起源，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)的生化學(xué)家也為這個研究項目做出了貢獻(xiàn)：在玻璃蓋玻片上，他們讓Myo1D與細(xì)胞骨架的一個組成部分---肌動蛋白---接觸。他們能夠觀察到這種兩種蛋白之間的相互作用導(dǎo)致肌動蛋白呈現(xiàn)螺旋形狀。

除了在果蠅和脊椎動物的左右不對稱中發(fā)揮的作用之外，Myo1D似乎是一種獨特的蛋白，能夠在所有尺度上誘導(dǎo)不對稱性并且誘導(dǎo)它的自身出現(xiàn)不對稱性：首先是在分子水平上，然后通過多米諾骨牌效應(yīng)，在細(xì)胞、組織和行為水平上誘導(dǎo)不對稱性。這些結(jié)果提示著一種在進(jìn)化過程中導(dǎo)致新的形態(tài)特征（比如，蝸牛身體的卷曲）突然出現(xiàn)的潛在機(jī)制。因此，Myo1D似乎是這種新的形態(tài)特征出現(xiàn)的所有必要特征，這是因為它的表達(dá)足以引起所有尺度的卷曲。

參考資料：

G. Lebreton1,*, C. Géminard1,†,‡, F. Lapraz et al. Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D. Science, 23 November 2018, 362(6417):949-952, doi:10.1126/science.aat8642.