果蝇胚胎要正确发育,关键因素需要在正确的时间到达正确的地方——这一旅程从发育中的**开始,正如EMBL海德堡的Ephrussi小组所看到的
发育中的果蝇胚胎的后极细胞,由标记蛋白Vasa(黄色)识别。图片来源:Mainak Bose/EMBL
(作者:Michelle Noble, Hentze Group博士后)
去地球两极的旅行不适合胆小、需要勇气、耐心和准备的人。在果蝇卵中,分子向两极移动的风险更高——受精后形成的胚胎能否存活。
在发育中的果蝇卵中,特定的信使RNA分子被运送到细胞的两端——称为两极。在后代中形成头的一端称为前极,而另一端称为后极。rna的选择性运输和定位在发育中的**内产生分子梯度,这在受精后确保胚胎发育过程中不同的身体部位在正确的位置形成。这些RNA分子的缺失或其运输中的缺陷可能导致后代无法繁殖或过早死亡。
这张照片是由埃弗鲁西小组的前博士后Mainak Bose拍摄的,显示了果蝇胚胎的后尖端。这个胚胎会发育成有后代的苍蝇吗?答案在于一种叫做oskar的RNA分子在母卵中的旅程。奥斯卡核糖核酸(oskar RNA)到达发育中的**的后极,在那里合成奥斯卡蛋白,指导胚胎发育腹部和极细胞。杆状细胞,在上面的图像中被一种叫做Vasa的蛋白质(黄色)标记,迁移到胚胎性腺,形成果蝇的**细胞。
在EMBL工作期间,玻色研究了奥斯卡输运粒子的物理性质。他发现,颗粒的固体状物理物质状态对于oskar定位到后极和oskar蛋白的合成至关重要。将转运颗粒的物质状态从固体变为液体会破坏oskar的定位,导致oskar蛋白无法在后极积累。
这导致腹部发育和胚胎极细胞形成的缺陷。在这个受精后4小时的野生果蝇胚胎中,极细胞已经正确形成,这意味着奥斯卡在发育中的**中的极地之旅是成功的。通过研究果蝇等生物发育的分子过程,科学家们可以发现适用于其他动物的身体结构建立的基本规则。
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