生殖器變後肢! 6腿小鼠胚胎 暗藏基因密碼


科學家意外培養出一個6條腿的小鼠胚胎(右圖),原本外生殖器的部位,竟然長出一雙額外的後肢。

(綜合外電報導)根據最新刊登於《自然-通訊》(Nature Communications)期刊的一項研究,葡萄牙古爾本基科學研究所(Instituto Gulbenkian de Ciencia)的科學家發現,細胞內DNA的三度空間(3D)結構,與生物體的發育密切相關。他們在實驗室意外製造出一個6條腿的小鼠胚胎,原本外生殖器長出的部位,竟然生長出一雙額外的後肢。

在大多數四肢動物中,後肢和外生殖器(陰莖或陰蒂)的發育,源自同一組織原基。為了研究基因Tgfbr1對脊髓發育的作用,研究人員在小鼠胚胎尾側區域使該基因失活,預期會觀察到與脊髓相關的變化,卻意外發現通常形成外生殖器的組織改而分化為一雙後肢。

Tgfbr1是一種蛋白質,全名為「轉化生長因子β受體1」(Transforming growth factor beta receptor 1)。簡單來說是細胞內一條重要的訊號傳導路徑中的關鍵蛋白,參與調控胚胎發育的各個階段,包括細胞分化、組織形成等過程。

在這項研究中,研究人員選擇性關閉小鼠胚胎中的Tgfbr1基因,導致該訊號路徑失常,細胞無法正確「解讀」分化成外生殖器或四肢的指令,進而出現6條腿的畸形胚胎。

領導這項研究的馬洛教授(Moises Mallo)表示:「我們原本的研究計劃是觀察Tgfbr1對脊髓發育的影響,沒想到意外得到了這個結果,使研究方向出現了轉折。」

進一步分析發現,Tgfbr1透過改變DNA的三度空間折疊方式,調控細胞分化成外生殖器或四肢。當Tgfbr1失去功能,其他基因活性也隨之發生變化,導致原本應發育成生殖器的組織改為產生額外的肢體。

這項發現揭示了,高階DNA結構在生物發育中的重要作用。研究小組未來將深入探討Tgfbr1及相關基因,在癌症轉移和免疫系統等其它組織中是否也影響DNA構造,以及爬蟲類生殖器發育是否受類似機制調控。這項研究成果,有助於更深入理解基因與發育生物學之間的奧秘關係。




劉靜

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發佈時間:2024-04-02
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