發現蛋白Myo1D足以誘導身體不對稱性

來源：作者：人氣：-發表時間：2018-11-27 15:08:00【大中小】

不對稱性在各個尺度的生物學中起著重要作用：考慮一下DNA螺旋、人類心臟位于左側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生的，它們彼此之間是否存在關聯？

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另一個分子發生螺旋運動。通過多米諾骨牌效應，這會導致細胞、器官甚至整個身體發生卷曲，從而觸發偏側行為。相關研究結果發表在2018年11月23日的Science期刊上，論文標題為“Molecular to organismal chirality is induced by the conserved myosin 1D”。

果蠅幼蟲，圖片來自Gaëlle Lebreton，經過Stéphane Noselli/iBV/CNRS編輯。

多年來，為了解決這些謎團，法國國家科學研究中心（CNRS）研究員Stéphane Noselli領導的一個研究團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，其中果蠅是生物學家青睞的模式生物之一。近期，Noselli團隊發現這個基因在脊椎動物中起著相同的作用：它產生的蛋白，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。

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的器官（比如呼吸氣管）中誘導Myo1D產生。令人吃驚的是，這足以引起各個層面的不對稱性：讓細胞變形，氣管纏繞在自身周圍，整個身體發生扭曲，以及果蠅幼蟲出現螺旋運動行為。值得注意的是，這些新的不對稱性總是朝著同一個方向產生。

為了鑒定出這些級聯效應的起源，來自美國賓夕法尼亞大學的生化學家也為這個研究項目做出了貢獻：在玻璃蓋玻片上，他們讓Myo1D與細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致肌動蛋白呈現螺旋形狀。

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