“垃圾DNA”掌控胚胎發育的命運

　　在胚胎發育中，胚層形成過程決定何種細胞成為何種器官，Sanford-Burnham研究所的研究人員發現在這一過程中microRNA具有至關重要的作用。

　　胚胎發育是一個奇妙的過程，由一個初始細胞就能發育成為整個生命體。毫無疑問，胚胎發育是一個受到嚴格調控的過程，該過程中的一切都必須在正確的時間到達正確的位點。發育和細胞生物學家們在胚胎發育的研究中探索著人何以為人的分子線索。

　　“在胚胎發育早期，細胞分配形成外胚層、中胚層和內胚層，這一過程被認為是最重要的發育事件之一，”領導這項研究的Sanford-Burnham研究所教授Mark Mercola解釋到。

　　這篇發表在Genes & Development雜志上的文章指出，在胚胎發育過程中microRNA對細胞和胚層的定位具有重要作用。

　　甲之垃圾，乙之寶藏

　　mRNA負責將基因組的蛋白編碼指令傳遞給蛋白合成工廠，而microRNA比較短也不編碼蛋白。多年來科學家們一直將編碼microRNA的基因組區域視為“垃圾”。

　　然而，現在人們已經知道microRNA并非垃圾，它們雖然沒有編碼蛋白質，但能夠與mRNA結合，阻止mRNA編碼的蛋白合成。microRNA以這種方式決定蛋白在特定時間合成與否，由此發揮著重要的調控作用。

　　越來越多的人將microRNA視為細胞正常功能和人類疾病進程中的重要部分，而這項研究指出microRNA對胚胎發育也由重要作用。

　　掌控細胞的命運

　　為了研究在早期胚胎發育中對胚層形成有影響的microRNA，研究人員對人類基因組中的大多數(約900個)microRNA進行了分別研究，測試了這些 microRNA指導胚胎干細胞形成中胚層和內胚層的能力。由此，他們發現了有兩個microRNA家族，let-7和miR-18，能夠阻斷內胚層形成，同時促進中胚層和外胚層的形成。

　　為了驗證上述發現，研究人員人工阻斷了let-7的功能。研究顯示，let-7的功能缺失極大改變了胚胎細胞的命運，原本應當形成中胚層和外胚層的細胞轉而成為了內胚層，證實microRNA在胚胎發育中的關鍵作用。

　　隨后，研究人員對let-7和miR-18的作用機制進行了深入研究。他們發現這些microRNA是通過抑制TGFβ信號通路來指導中胚層和外胚層的形成。TGFβ影響著許多細胞行為，包括細胞增殖和分化。let-7和miR-18調控TGFβ的活性，以此決定哪些細胞成為骨骼，哪些細胞成為大腦。

　　這項研究對全基因組microRNA文庫進行了系統性的篩選，找出了控制復雜生物學過程的關鍵分子。研究人員指出，microRNA是胚胎發育時細胞命運的有力調控者。