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研究人员揭开决定胚胎发育速度的时钟

为什么某些物种的怀孕持续时间更长?弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)的研究人员发现了设定胚胎发育速度的时钟,并发现该机制基于蛋白质的制造和分解方式。这项发表在《科学》杂志上的研究还可以帮助我们了解不同的哺乳动物如何相互进化,并有助于完善再生医学的方法。

不同的开发时间表

所有哺乳动物都遵循相同的步骤从胚胎生长到成年。这涉及使用相似的基因和分子信号,以相同的顺序进行的相同系列的事件。但是,从一个物种到另一个物种,通过这些步骤取得的进展速度差异很大。例如,运动神经元-控制肌肉运动的神经细胞-在小鼠中发育大约需要三天,而在人类中则需要一周以上的时间。

为了了解在不同物种中这种速度的控制因素,研究人员Teresa Rayon和位于克里克(James Briscoe)的发育动力学实验室的同事首先从实验室的干细胞中生长出运动神经元,这样他们就可以在不受到环境内任何影响的情况下对细胞的发育进行计时。胚胎。

使用小鼠和人类干细胞,他们发现了物种之间速度的相同差异。人类运动神经元形成的时间是小鼠运动神经元的两倍多,因此他们知道答案必须在于细胞本身,而不是周围环境。

他们还通过将人类DNA序列导入小鼠细胞来检查基因是否起作用。然而,这并没有改变发育的速度,因此答案也不在基因中。

在蛋白质中找到答案

取而代之的是,研究人员发现蛋白质分解和替换速度的差异解释了这两种物种之间的差异。蛋白质在细胞中不断被翻转(制造和分解),而在小鼠细胞中发生的速度是人类细胞的两倍。小鼠细胞中这种较快的蛋白质更新速率说明了运动神经元形成的较快速度。

Teresa Rayon解释说:“人类和小鼠运动神经元的胚胎发育使用相同的基因和分子,该过程在人类中发挥作用需要更长的时间。蛋白质在人类中比小鼠胚胎更稳定,这减慢了人类胚胎发育的速度。人类发展。”

“就像老鼠和人类的胚胎正在读取相同的乐谱并演奏相同的曲调一样,但人类中的节拍器滴答声比小鼠中的节拍器慢。现在我们已经找到了节拍器,我们想了解如何改变其速度。 ”

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