生长因子扩散在感觉器官发育中的重要性

由NUS生物物理学家以及纽约大学和美国国立卫生研究院的科学家组成的多学科团队发现，蛋白质Anosmin1控制成纤维细胞生长因子10(FGF10)在斑马鱼模型中感觉器官形成中的扩散。

卡尔曼综合征是人类的遗传性疾病。患有这种病症的患者未能进入青春期并且具有嗅觉受损(临床上称为嗅觉缺失)。Anos1基因(产生Anosmin1蛋白)的突变可导致这种情况。研究表明，Anos1基因的突变可导致与称为FGF10的蛋白质相关的细胞间通讯受损，FGF10是分泌信号蛋白家族的成员，后者统称为成纤维细胞生长因子。(的FGF)。由27个不同成员组成的FGF家族对脊椎动物的正常发育至关重要。通常，FGF在产生后扩散到组织的不同部分以启动各种分子发育程序。然而，调节Anosmin1蛋白扩散FGF10的机制尚不清楚。

由纽约大学的Holger KNAUT教授和Eli ROTHENBERG教授，国立卫生研究院的Martin MEIER-SCHELLERSHEIM教授和新加坡国立大学生物科学与化学系的Thorsten WOHLAND教授组成的研究小组发现Anosmin1调节和增强FGF10信号传导斑马鱼模型中感觉器官形成过程中促进其在发育组织内扩散的机制。根据他们的发现，一个潜在的假设是Anos1基因的突变可以导致FGF10信号传导范围的减少。这又导致导致卡尔曼综合征的异常发展。

该团队使用荧光相关光谱(FCS)，这是一种分析技术，用于测量斑马鱼胚胎中荧光标记分子的扩散和相互作用。FCS能够通过监测分子发出的荧光的波动来量化分子的扩散系数。他们对FGF10分子的FCS研究显示存在两种不同类型的FGF10。其中一个缓慢扩散，而另一个以更快的速度扩散。慢扩散型与细胞外基质(ECM)结合，而快速扩散型在斑马鱼胚胎中自由扩散。使用相关技术，荧光互相关光谱(FCCS)，该团队表明Anosmin1与FGF10一起扩散。这表明Anosmin1从ECM中释放出FGF10，从而增加了自由扩散的FGF10的数量。通过这种机制，Anosmin1增加了FGF10的扩散性和信号传导范围，使斑马鱼的感觉器官正常发育。

Wohland教授说：“这些发现是通过发育生物学家和生物物理学家之间的强有力合作实现的。它很好地证明了单分子敏感技术如何能够为生物体中的分子机制提供新的见解。”