图1:扫描电子显微镜下小鼠胚胎的一半。另一半在某些方面会有所不同。日本理化学研究所的生物学家已经发现基因在左右不对称的形成过程中所起的作用。©Steve gschmeissner /科学图片库

日本理研所的生物学家对小鼠胚胎左右两侧发育不对称的机理进行了新的研究，从而使人们对疾病、出生缺陷和遗传综合症的原因有了更好的了解。

胚胎开始时是对称的细胞束，但最终发展成左右两侧不同的动物。发育生物学家希望发现这种左右不对称的起源，因为这样的知识将有助于阐明发育的基本生物学，以及出生缺陷和遗传综合征的原因。

在胚胎中建立左右不对称的第一步是左右断裂事件。在鱼、蛙和老鼠的胚胎中，这始于毛发状的纤毛产生向左流动的液体。然后，这种液体流动降低了胚胎左侧的Dand5 mRNA。

现在，日本理化研究所发育生物学中心的滨田浩司(Hiroshi Hamada)和他的团队，以及瑞士和日本其他地方的研究人员，已经研究了抑制Dand5 mRNA的因素。

他们首先通过比较哺乳动物基因之间的序列来追踪信使rna的关键部分，以发现保守的部分。这显示了近端3 ' -UTR的一个保守的200个核苷酸区域。

Hiroshi Hamada(左)、Katsura Minegishi(右)及其同事研究了脊椎动物发育过程中左右不对称产生的机制。©2021年日本

缺乏Bicc1基因功能拷贝的胚胎表现出左右模式的缺陷，将Bicc1蛋白与左右不对称连接起来。当研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑删除Bicc1的第一个外显子时，得到的小鼠胚胎发育是对称的。

该团队发现Bicc1蛋白在Dand5 mRNA的非翻译区与GACGUGAC序列结合。进一步的研究表明Bicc1还需要与Ccr4-Not deadenylase复合物的Cnot3组分相互作用。

这些发现极大地推进了对左右不对称发展的认识。“我们的研究揭示了细胞是如何对纤毛产生的液体流动做出反应的，”滨田说。“我们已经证实，左右对称会被左侧特定mRNA的降解破坏，这是对定向流体流动的反应。发现RNA降解系统参与感知流体流动是一个令人兴奋的突破。”

由于Bicc1与肾脏疾病有关，Hamada认为，当细胞感应到其他类型的液体流动时，类似的机制可能起作用，例如肾脏上皮细胞感应尿流。

该团队下一步想要了解钙是如何激活Bicc1-Ccr4复合物的，特别是，钙是否影响复合物的形成或Bicc1和Ccr4成分的磷酸化。