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蜗牛手性起源的分子机制 精选

已有 7429 次阅读 2009-2-21 12:59 |个人分类:手性起源|系统分类:科研笔记

很多动物都具有内部或外观上特殊的左右不对称性。例如在脊椎动物中,造成这种不对称的根源是一种叫做Nodal的信号分子,它是一类转化生长因子βtransforming growth factor-β superfamilyTGF-βFEBS Lett. 2006580:2811),属于一组新近发现的调节细胞生长和分化的TGF-β超家族,在胚胎的左侧板胚层得到表达(Nature Rev. Genet.20022:103nodal基因功能的丧失会导致脊椎动物内脏左右不对称性的随机化(Nature 1997389:963Mol. Cell 19994:459。在后口动物(deuterostome)海鞘和海胆中也发现了nodal直系同源基因Dev. Genes Evol. 2002,212:439).Dev. Cell 2004, 6:397。但是在两个主要的两侧对称动物(Bilateria)进化分支——蜕皮动物(Ecdysozoa)和冠轮动物(Lophotrochozoa)——内未见报道有nodal基因

          

在最新一期Nature上(2009, 457:1007),UC Berkeley分子与细胞生物学系的Cristina GrandeNipam H. Patel首次提供了在非后口两侧对称动物中发现nodal 直系同源基因的证据。他们通过分离两种蜗牛体内的nodalPitx基因(Nodal信号蛋白的靶目标),发现在胚的一侧表达的这两种基因与蜗牛外壳的手性有关:在右旋蜗牛Lottia gigantea体内二者同在胚的右侧表达,而在左旋蜗牛Biomphalaria glabrata体内则在胚的左侧表达。如果通过药物抑制Nodal途径,发现蛋白会作用于Pitx基因的上游区域,而经过处理的蜗牛个体则发生异常发育,外壳丧失手性。

   

据此,作者认为Nodal途径参与控制个体形态左右不对称发育可能是两侧对称动物祖先的一个共同的特征。

 

其实腹足纲是我们再熟悉不过的软体动物了,蜗牛、田螺、海螺等都是这一纲的成员。它们的软体和外壳在个体发育过程中发生扭转,因而壳形呈单螺旋的形态。腹足纲起源较早,而且一直繁衍到现代,陆地、海洋、淡水里都有它们的分布。下图是本文中出现的几种动物门类的关系。这里是一首关于蜗牛的好听的歌。

             

 

图片摘自http://www.chinabaike.com/article/316/328/2007/20071008559901.html          

两侧对称动物,顾名思义在体形上它们呈两侧对称。其身体由三层胚层发育而来,即拥有中胚层。三胚层是由两胚层演化而来的,故两侧对称动物比辐射对称动物高级。在躯干前段开始形成脑部(Cephalisation)。某些软体种类环状肌肉(收缩会导致该处躯干收窄)在外,纵行肌(收缩导致该处躯干复原)在内。它们大部分具有长的肠脏和血液系统。在表皮(Epidermis)和肠之间有体腔(Coelom),它对内部会填充体液,形成静水压保持其形态。若果存在血液系统,则动物的排泄会通过原肾和後肾完成。

它们有三种卵裂方式:螺旋(原口动物Protostomia),辐射(后口动物Deuterostomia)和两侧对称(原口动物,后口动物)

 



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