从婴儿到成年，人类的生长速度为什么如此慢？因为化学成分不同

　　

来自RIKEN生物系统动力学研究中心、巴塞罗那欧洲分子生物学实验室（EMBL）、西班牙庞培法布拉大学和京都大学的科学家发现“分段钟”——一种控制胚胎体形形成的基因网络——在人类体内的进展比在小鼠体内慢，因为人类细胞的生化反应较慢。细胞生物化学反应速度的差异可能是物种间发育速度差异的基础。

在脊椎动物发育的早期阶段，胚胎发育成一系列“节段”，最终分化成不同类型的组织，如肌肉或肋骨。这一过程被称为分段时钟的振荡生化过程所控制，这种生物化学过程因物种而异。例如，小鼠大约需要两个小时，而人类大约需要五个小时。然而，为什么这个周期的长度在不同物种之间变化仍然是个谜。

为了解开这个谜团，研究小组开始使用小鼠胚胎干细胞进行实验，并诱导多能干细胞（iPS）转化为卵裂前中胚层（PSM）细胞（参与分割时钟的细胞）。

他们首先检查细胞网络中是否发生了一些不同的事情，或者细胞内部的过程是否存在差异。他们通过阻断重要信号或将细胞隔离的实验发现，第二种猜测是正确的。

了解到细胞内的过程是关键，他们怀疑差异可能在主基因HES7中，他们通过抑制该基因的启动子来控制这个过程，并做了一些复杂的实验，在人类和小鼠细胞之间交换基因，但这并没有改变周期。

通讯作者Miki Ebisuya说，未能显示基因的差异给我们留下了一种可能性，即这种差异是由细胞内不同的生化反应所驱动的。他们研究了在诸如HES7蛋白降解率等因素上是否存在差异（HES7蛋白是生命周期中的一个重要因素）。他们观察了许多过程，包括小鼠和人类蛋白质降解的速度，发现这种蛋白质在人类细胞中的降解速度都比在小鼠细胞中慢。在将HES7转录并翻译成蛋白质所需的时间以及HES7内含子剪接所需的时间上也存在差异。“因此我们证明，”Ebisuya说。“人类和小鼠细胞中的细胞环境才是差异化生化反应速度和差异时间尺度的关键。”

她继续说，“通过这一点，我们提出了一个我们称之为发育异时的概念，目前的研究将帮助我们理解脊椎动物发育的复杂过程。剩下的一个关键的谜团就是人类和小鼠细胞之间的差异是什么导致了反应时间的差异，我们计划做进一步的研究来阐明这一点。”

原文检索：Species-specific segmentation clock periods are due to differential biochemical reaction speeds

（生物通：伍松）