日本理化学研究所发育与再生科学综合研究中心的研究组在2008年的一项突破性研究中发现,一种名为ONT1的蛋白质通过精巧的抑制与平衡机制,精准调控脊椎动物大脑的形态发生。该研究发表于《细胞》(Cell)期刊,为理解器官形成的构造谜题提供了重要线索。
研究团队利用光滑爪蟾(Xenopus laevis)的受精卵进行实验,结果显示:在神经发育早期,多种诱导蛋白协同作用促进神经板形成;而当胚胎发育至相当于胎儿的阶段时,ONT1蛋白开始强烈表达,通过对抗其他促神经发育蛋白的活性,将大脑的继续发育控制在适当范围内,从而确保大脑结构的精确成型。这种相互抑制的平衡机制类似于经典的BMP-Wnt信号拮抗模式,是脊椎动物器官大小调控的关键。
研究组主任笹井芳树指出:“我们部分解开了器官形成的构造之谜。这或许有助于利用干细胞(即万能细胞)的再生医疗研究。”该发现不仅揭示了大脑发育的分子限速步骤,也为后续关于其他器官(如脊髓、视网膜)发育调节机制的探索奠定了基础。
尽管鱼类、两栖类及哺乳动物的大脑发育均受到类似蛋白质网络的调控,但研究团队推测,灵长类(包括人类)的大脑可能进化出额外的调节特征,使得大脑皮层得以高度扩展。随后的研究进一步确认,ONT1属于细胞外分泌蛋白,其与BMP信号通路的相互作用是保守的发育调节机制。
参考文献:
Hidehiko Inomata, Tomoko Haraguchi, Yoshiki Sasai. Cell 134, 854-865, 5 September 2008. 《细胞》论文摘要