基因与发育 ： “垃圾DNA”掌控胚胎发育的命运（小分子RNA）

顾汉现

作者：Alexandre R. Colas 来源：《基因与发育》

发布时间：2012-12-11 9:49:30

“垃圾DNA”掌控胚胎发育的命运

在胚胎发育中，胚层形成过程决定何种细胞成为何种器官，Sanford-Burnham研究所的研究人员发现在这一过程中microRNA具有至关重要的作用。

胚胎发育是一个奇妙的过程，由一个初始细胞就能发育成为整个生命体。毫无疑问，胚胎发育是一个受到严格调控的过程，该过程中的一切都必须在正确的时间到达正确的位点。发育和细胞生物学家们在胚胎发育的研究中探索着人何以为人的分子线索。

“在胚胎发育早期，细胞分配形成外胚层、中胚层和内胚层，这一过程被认为是最重要的发育事件之一，”领导这项研究的Sanford-Burnham研究所教授Mark Mercola解释到。
  
这篇发表在Genes & Development杂志上的文章指出，在胚胎发育过程中microRNA对细胞和胚层的定位具有重要作用。

甲之垃圾，乙之宝藏mRNA负责将基因组的蛋白编码指令传递给蛋白合成工厂，而microRNA比较短也不编码蛋白。多年来科学家们一直将编码microRNA的基因组区域视为“垃圾”。

然而，现在人们已经知道microRNA并非垃圾，它们虽然没有编码蛋白质，但能够与mRNA结合，阻止mRNA编码的蛋白合成。microRNA以这种方式决定蛋白在特定时间合成与否，由此发挥着重要的调控作用。

越来越多的人将microRNA视为细胞正常功能和人类疾病进程中的重要部分，而这项研究指出microRNA对胚胎发育也由重要作用。

掌控细胞的命运为了研究在早期胚胎发育中对胚层形成有影响的microRNA，研究人员对人类基因组中的大多数（约900个）microRNA进行了分别研究，测试了这些microRNA指导胚胎干细胞形成中胚层和内胚层的能力。由此，他们发现了有两个microRNA家族，let-7和miR-18，能够阻断内胚层形成，同时促进中胚层和外胚层的形成。

为了验证上述发现，研究人员人工阻断了let-7的功能。研究显示，let-7的功能缺失极大改变了胚胎细胞的命运，原本应当形成中胚层和外胚层的细胞转而成为了内胚层，证实microRNA在胚胎发育中的关键作用。

随后，研究人员对let-7和miR-18的作用机制进行了深入研究。他们发现这些microRNA是通过抑制TGFβ信号通路来指导中胚层和外胚层的形成。TGFβ影响着许多细胞行为，包括细胞增殖和分化。let-7和miR-18调控TGFβ的活性，以此决定哪些细胞成为骨骼，哪些细胞成为大脑。

这项研究对全基因组microRNA文库进行了系统性的筛选，找出了控制复杂生物学过程的关键分子。研究人员指出，microRNA是胚胎发育时细胞命运的有力调控者。（叶予）

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《基因与发育》发表论文摘要（英文）：

http://genesdev.cshlp.org/conten ... e-9eb6-ba55dd554017