厦大教授Development杂志发表胚胎左右对称打破相关研究论文

　　

厦门大学生科院李光副教授和王义权教授团队在Development杂志上在线发表题为“Cilia-driven asymmetric Hedgehog signalling determines the amphioxus left-right axis by controlling Dand5 expression”的研究论文。该研究深入阐述了纤毛运动和Hh信号在文昌鱼左右不对称建立中的功能及调控机制，为理解胚胎的左右对称如何打破提供了新的见解。这是该团队在《美国科学院院刊》（PNAS，2017）和《发育》（Development，2017）上发表有关文昌鱼左右不对称建立机制研究之后的又一篇相关研究。

我们生活中常见的动物（包括人）大都属于两侧对称动物，因为从外部形态看它们都是左右对称的。然而如果从内部结构看，这些生物却是左右不对称的。比如人（或其他脊椎动物）的心脏总位于身体左侧，而肝脏则总位于身体右侧。这种不对称性在不同个体间十分稳定，说明其建立过程受到严格调控。有趣的是这种不对称性建立于个体发育早期，由左右完全对称的早期胚胎发育而来。

那么是什么样的机制将早期胚胎的对称性打破，并驱使胚胎向着左右不对称方向发育的呢？基于脊椎动物模型（如小鼠、斑马鱼等）的研究发现，存在于早期神经胚后端的节点流（nodal flow，由节点处运动纤毛定向转动引起的液流）是打破左右对称的直接驱动力。需要说明的是节点流属于物理性信号。那么这一物理信号又是如何被转化成生物信号，并进而诱导基因（如Cer、Nodal等）不对称表达的呢？

过去的研究并未给出明确解释，而只给出了几种可能模型。在这些模型中，two-cilia（双纤毛）模型和morphogen（形态发生素）模型最为流行。

Cer是目前已知的受节点流调控的最早开始左右不对称表达的基因。该团队在前期研究中发现，Hh基因（一种形态发生素）为Cer基因表达所必须，敲除该基因可导致Cer基因无法转录。因而暗示Hh基因位于Cer的上游（Development，2017）。在该研究中他们进一步发现，Hh蛋白及Hh信号靶基因Ptch是左右不对称分布的，且其出现时间和位置与Cer不对称表达时间和位置重叠，而当过激活Hh信号时可引起Cer在左侧异位表达。从而证明了Hh信号的不对称性（右边>左边）可能是导致Cer基因不对称表达的（右边>左边）重要诱因。

该研究还显示，抑制胚胎纤毛运动可阻断Hh蛋白的不对称分布，并进而引起胚胎左右不对称发生异常；而去除胚胎纤毛可阻断Hh信号传导，同样导致胚胎左右不对称发生异常。这些结果说明，纤毛运动是导致Hh蛋白不对称分布的驱动力，而纤毛本身又为Hh信号传导所必须。因而该研究不仅论证了纤毛在文昌鱼左右不对称建立中的功能，还揭示了纤毛运动这一物理信号是如何通过影响形态发生素Hh蛋白的分布（生物信号）进而导致基因不对称表达的。

该发现统一了双纤毛和形态发生素模型，为理解胚胎的左右对称如何打破提供了新的见解。在该论文发表时，Development杂志还在其The people behind the papers专栏对论文的主要参与者进行了专门采访报道，并通过其官方微信号对该论文进行了宣传。

原文链接：https://dev.biologists.org/content/147/1/dev182469.long

采访链接：https://dev.biologists.org/content/147/1/dev187062.long

微信宣传链接：https://mp.weixin.qq.com/s/cc4dJBCGl0H773UMBfstaA