科学家解锁血管进化之谜
2012-02-24 23:23:20 来源：
丁香园 作者： 评论：0 点击：
形成封闭血管系统的能力，是脊椎动物发育的标志之一。没有此能力人类将与无脊椎动物类似(想软体动物)，血液仅仅是在一个开放的系统中流动以滋养内脏器官。但是脊椎动物经过进化有了封闭的循环系统，更有利于把血液运送到器官和组织。这究竟是如何发生的一直是个迷，但是现在，来自加利福尼亚州和佛罗里达州的Scripps 研究所的科学家团队的一项研究给出了这个话题的答案，发表在2012年2月21日Nature Communications杂志上。
建立一套封闭的循环系统在生物学意义上是复杂的，而且从进化的视角来看，是耗时的，是一项需要数十亿年的工程。在这么长的时间中，新的结构域（也就是能进化和各自独立行使功能的蛋白质组分）添加到了一些关键分子中。科学家们正聚焦在一个叫做UNE-S的特殊结构域，UNE-S是SerRS的一部分，在有封闭循环系统的物种是tRNA合成酶的一种类型；tRNA 合成酶是帮助 tRNA识别正确的氨基酸从而帮助DNA 到蛋白质翻译基因信息的酶。科学家们发现UNE-S对正确的胚胎发育是必要的，含有一个特殊的序列或“核定位信号区”，可以将 SerRS信号导向细胞核。因此，它影响了负责新生血管生成的一个关键调节因子的表达。“我想在这一闭式循环系统的演变中肯定有很多变化，关于这个特殊合成酶结构域的出现只是其中一项”，一位领导这项研究的Scripps的副教授. Yang Xiang-Lei这样说，“因为在血管生成中此合成酶扮演如此重要的角色，它肯定还在向闭式循环系统的转化中起重要作用”。
为了帮助澄清UNE-S的角色，研究者们转向斑马鱼作为研究的模型生物。Scripps佛罗里达校区做此研究的一位教授助理Shuji Kishi表示斑马鱼在过去十年已经成为研究老龄化和发育的一个强大的模型系统。“斑马鱼对科学研究来说有很多优势，因为其胚胎发育在母体外并且胚胎是透明的，使得它们成为发育生物学的理想模型”，他说。为找到SerRS功能的线索，科学家团队检测了与异常血管形成和血液循环缺陷相关的SerRS的突变，在他们的实验中，科学家们使用了一系列技术，包括晶体结构，生物化学分析和细胞生物学实验等。
有趣的是，研究发现 SerRS 的突变常使核信号丢失或将之隔离于一种可变的构象中—就像以某名义把某人锁在柜子里一样——使之无效。“我们对此发现感到惊讶”，Yang说，”隔离是一种有意义的特性”。科学家们可以设计一个二次突变以释放隔离的核信号并恢复正常血管发育。除了显示UNE-S 在脊椎动物闭式循环系统的建立中有重要作用外，这些结果第一次表明了有机体tRNA 合成酶相关附加结构域的关键角色。（丁香）
建立一套封闭的循环系统在生物学意义上是复杂的，而且从进化的视角来看，是耗时的，是一项需要数十亿年的工程。在这么长的时间中，新的结构域（也就是能进化和各自独立行使功能的蛋白质组分）添加到了一些关键分子中。科学家们正聚焦在一个叫做UNE-S的特殊结构域，UNE-S是SerRS的一部分，在有封闭循环系统的物种是tRNA合成酶的一种类型；tRNA 合成酶是帮助 tRNA识别正确的氨基酸从而帮助DNA 到蛋白质翻译基因信息的酶。科学家们发现UNE-S对正确的胚胎发育是必要的，含有一个特殊的序列或“核定位信号区”，可以将 SerRS信号导向细胞核。因此，它影响了负责新生血管生成的一个关键调节因子的表达。“我想在这一闭式循环系统的演变中肯定有很多变化，关于这个特殊合成酶结构域的出现只是其中一项”，一位领导这项研究的Scripps的副教授. Yang Xiang-Lei这样说，“因为在血管生成中此合成酶扮演如此重要的角色，它肯定还在向闭式循环系统的转化中起重要作用”。
为了帮助澄清UNE-S的角色，研究者们转向斑马鱼作为研究的模型生物。Scripps佛罗里达校区做此研究的一位教授助理Shuji Kishi表示斑马鱼在过去十年已经成为研究老龄化和发育的一个强大的模型系统。“斑马鱼对科学研究来说有很多优势，因为其胚胎发育在母体外并且胚胎是透明的，使得它们成为发育生物学的理想模型”，他说。为找到SerRS功能的线索，科学家团队检测了与异常血管形成和血液循环缺陷相关的SerRS的突变，在他们的实验中，科学家们使用了一系列技术，包括晶体结构，生物化学分析和细胞生物学实验等。
有趣的是，研究发现 SerRS 的突变常使核信号丢失或将之隔离于一种可变的构象中—就像以某名义把某人锁在柜子里一样——使之无效。“我们对此发现感到惊讶”，Yang说，”隔离是一种有意义的特性”。科学家们可以设计一个二次突变以释放隔离的核信号并恢复正常血管发育。除了显示UNE-S 在脊椎动物闭式循环系统的建立中有重要作用外，这些结果第一次表明了有机体tRNA 合成酶相关附加结构域的关键角色。（丁香）
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