当我们的身体开始形成时驯服随机基因的变化

科学家探索如何随着基因波动的变化驯服随着成为我们身体的胚胎开始形成，已经确定了脊椎动物发育斑马鱼分割时钟的控制开关。研究人员在Cell Reports上报道，他们的研究结果可以揭示调节遗传信号的方法，以防止出生缺陷或根植于发育的早期阶段的癌症。

一个多机构团队研究斑马鱼的发育系统，因为脊椎动物与人类有共同的基因，是研究早期人类发育的理想模型，该研究的主要研究者，发育生物学部门成员Ertugrul Ozbudak博士说。在辛辛那提儿童医院医疗中心。

在这项研究中，Ozbudak和同事在称为体节发生的阶段检查脊椎动物的发育 - 或者当胚胎的前后轴形成称为体节的双侧成对细胞块时。在脊椎动物中，体节成为皮肤，软骨，骨骼肌等的深层。

研究人员计算了斑马鱼分割时钟中基因的单个转录本(或拷贝)。他们发现时钟基因具有非常低的RNA(核糖核酸)幅度。RNA携带控制蛋白质和组织形成细胞的遗传指令。作者证明，在体节发生过程中遗传信号中的随机变量不受基因内部的控制。相反，它们是由外部噪声源驱动的，例如新陈代谢的影响等。

这些外部驱动的基因信号波动被基因和蛋白质的Notch途径抑制。已知Notch充当细胞扩增和细胞转化成特定组织类型之间的控制开关。研究人员证明它在斑马鱼体节发育过程中也起到了这种作用。

“我们的研究结果表明，基因表达的变异性受到时间延迟和细胞在脊椎动物组织中活跃信号传导之间的平衡的控制，”Ozbudak说。“进一步的研究应该能够揭示动物和人类自然发育时钟的准确性，这有助于激发强大的合成振荡器的发展，这可能有助于预防某些出生缺陷或癌症。”

展望未来

研究人员表示，尽管这项研究具有有益的临床影响的潜力仍然存在多年，但这项工作为科学家提供了探索生命形式的新方式 - 以及这些新知识如何对健康产生积极影响。

尝试预防癌症的可能性。根据Ozbudak的说法，在胚胎发育过程中，Notch正在忙于作为Hes家族基因的激活者。已知Hes基因在脊柱的早期发育期间以及在其他组织中改变它们的信号传导。

失调的Hes基因也在几种类型的人类癌症中高度表达，包括横纹肌肉瘤，一种影响身体结缔组织的癌症。在发育的最早阶段振荡和控制基因表达的能力提出了一个问题，即是否有可能阻止早期遗传编程作为一个胚胎形成，可能在一个人出生后几年导致癌症。