科学家让老鼠长出额外的腿

科学家研究脊髓发育时意外发现，关闭小鼠胚胎一个关键基因会导致长出额外的腿，该基因原本用于控制前后肢及生殖器的发育方向。这项研究将为理解发育异常疾病提供新思路。

这一奇怪的结果使得脊髓研究的发展生物学家 Anastasiia Lozovska 和 Moisés Mallo 以及他们在葡萄牙古尔本凯安科学研究所的同事的研究进入了一个新的方向。

团队比较了有和没有功能性 Tgfbr1 基因的 10 至 17 天大的小鼠胚胎，该基因编码 Tgfbr1 受体蛋白。

Tgfbr1 参与了一个信号传导途径，为形成的身体提供了从躯干到尾部的方向。这条途径为正在发育的胚胎细胞提供了“在这里形成后肢”或“外生殖器”的指令。

一个典型的小鼠胚胎(左)和一个Tgfbr 1基因在发育过程中被关闭的胚胎(右)。

随着哺乳动物胚胎的成长，它们从头到尾顺序地构建结构。在发育的早期阶段，遗传机制从关注头部转变为延伸身体并为主要器官系统奠定基础。

随后，第二次转变发生在多层组织的基因激活中，延伸躯干以形成尾巴。

就在这个过程中，新出现的组织之间的相互作用产生了对身体出口通道和生殖器所必需的结构。

尽管腿和手臂共享许多相同的基因，但在这个过程的早期阶段，后肢和生殖器有更多的共同之处。有一些建议表明它们起源于同一初级结构，在祖先物种中。

“因此，确定我们的工作揭示的发育可塑性相关机制是否可以帮助解释蛇没有后肢但大多数蜥蜴却有后肢的现象将是有趣的。” Lozovska 和其同事们想知道。

尽管在没有功能性 Tgfbr1 版本的胚胎中，额外腿的位置有相当大的不同，但科学家发现，这些腿中表达的其他基因与正常小鼠肢体中发现的基因相似。

这两个附肢都起源于构成早期胚胎的三个组织层之一的中胚层。随着将要转变为肢体的细胞向周围外层组织(内胚层)推出，它们可能接收到更多的“变成腿”的信息，以进一步发育成畸形但成熟的肢体结构，研究人员怀疑。

Lozovska 和团队对突变腿组织中的 DNA 进行了与对照小鼠的比较，并确定了染色质重塑——控制细胞 DNA 访问的蛋白已被转换为“腿”配置，而不是“生殖器”配置。

研究人员仍不知道 Tgfbr1 基因抑制导致额外一对腿的确切机制。

更多了解这些基本过程将使研究人员具备额外的工具来解决发育障碍和疾病。

本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。