编辑推荐:
MN1是一种古老的基因,在脊椎动物起源时发生了结构变化。
MN1控制大脑模式和颅骨形成,代表了大脑和颅骨共同发展和共同进化长期寻求的遗传和机械基础,它有助于理解先天综合征和白血病治疗抵抗
大脑和颅骨是一对生物,在早期发育过程中完美协调地生长和形成。这种亲密的合作不仅仅是巧合。经过数百万年的进化,大脑和头骨已经适应在一起,相互塑造,以确保保护、功能和生存。科学家们早就观察到了这种联系,但指导这种同步生长的基因指令以及它是如何进化的,基本上还不清楚。直到现在。
马克·塔·卡卡领导的马克斯·普朗克进化生物学研究所的研究人员发现,MN1,一种最初与脑瘤和白血病相关的基因,实际上是亿万年前在原始无脊椎动物中进化而来的。脊椎动物具有更复杂的大脑和颅骨,在脊椎动物出现时,该基因发生了结构变化,成为脊椎动物发育不可或缺的基因。
研究人员将MN1的祖先追溯到原始无脊椎动物。尽管无脊椎动物的结构不同MN1型该序列在脊椎动物进化过程中得以保留。在颚脊椎动物中,MN1型获得了一个新的短外显子,该外显子编码一个C末端结构域,该结构域对其在大脑发育和颅骨形成中的功能至关重要。
对发展过程演变感兴趣的团队发现MN1型有助于在早期发育过程中对胚胎大脑进行建模,进而控制颅骨的形成。没有MN1型大脑分割受损,颅神经形成异常,颅骨中的骨骼出现错误的缺陷,这些缺陷在人类综合征中常见,如腭裂、颅骨畸形和神经发育迟缓。
引人注目的是,这些问题与之前观察到的改变维甲酸水平的效果相呼应。团队证明了这一点MN1型控制胚胎发育中至关重要的分子维甲酸的水平,以及Hox基因的表达模式,Hox基因就像一张蓝图,引导胚胎沿着头尾轴的身体计划,连接MN1型对已知和古老的信号通路起作用。
保持增长同步
因此,这一发现揭示了脊椎动物如何进化出大脑和头骨这两个定义特征,以及单个基因如何帮助保持它们的形成和生长同步。这项研究还阐明了更广泛的概念,即基因进化允许它们融入古代分子系统,并推动创新和宏观进化转变。
该发现还解释了为什么某些白血病患者对维甲酸治疗反应不佳。高血糖患者MN1型水平显示出治疗耐药性,可能是由于以下事实MN1型使药物迅速降解,阻止其发挥作用。该研究还与许多人类疾病联系在一起,其中截断和突变MN1型与神经发育和颅面综合征有关。