Science：分歧的生化反响速度招致物种特异性的分节时钟周期

2020年9月21日讯/BIOON/---在一项新的研讨中，来自日本理化学研讨所、京都年夜学、西班牙欧洲分子生物学试验室和庞培法布拉年夜学的研讨人员发明 “分节时钟（segmentation clock）”---一个掌握胚胎体型构成的基因收集---在人类中的停顿速度比在小鼠中更慢，缘由在于人类细胞中的生化反响更慢。生化反响速度的差别能够是物种间发育节拍差别的根底。相干研讨成果揭橥在2020年9月18日的Science期刊上，论文题目为“Species-specific segmentation clock periods are due to differential biochemical reaction speeds”。

图片来自CC0 Public Domain。 在脊椎植物发育的晚期阶段，胚胎发育成一系列的“分节（segment）”，最终分化成分歧类型的组织，比方肌肉或肋骨。众所周知，这个进程是由一个振荡的生化进程（即所谓的分节时钟）掌握的，分节时钟在分歧的物种之间是分歧的。例如，小鼠的分节时钟约为2小时，人类约为5小时。但是，为什么这个分节时钟周期的长度在分歧物种之间会有所分歧，不断是个谜。

为懂得开这个谜团，这些作者开端应用小鼠胚胎和引诱性多能（）停止试验，在试验中，他们将它们转化为节前中胚层细胞（presomitic mesoderm cell, PSM），即介入分节时钟的细胞。

他们起首研讨细胞收集中能否产生了一些分歧的工作，或许细胞内的进程能否存在差别。经过阻断主要旌旗灯号或将细胞隔离的试验，他们发明后者是准确的。

在懂得到细胞内的进程是症结的情形下，他们猜想差别能够在主基因HES7内，它经过克制它本人的启动子来掌握这个进程，并做了好多庞杂的试验：他们在人细胞和小鼠细胞之间交流了基因，但这并没有改动它们的分节时钟周期。

依据论文通信作者Miki Ebisuya的说法，“未能显示出基因上的差别，让我们有能够以为这种差别是由细胞内分歧的生化反响驱动的。”

他们研讨了HES7卵白的降解率等身分能否存在差别，究竟HES7卵白是分节时钟周期中的一个主要身分。他们不雅察了包含小鼠和人类卵白降解速度在内的一系列进程，证明了这一假定：两种卵白在人类细胞中的降解速度都比小鼠细胞慢。此外，HES7转录和翻译成卵白所需的工夫，以及HES7内含子被剪接所需的工夫也存在差别。Ebisuya说，“是以，我们证明人类和小鼠细胞中的细胞情况的确是招致生化反响速度分歧从而招致工夫标准分歧的症结。”

她持续说，“据此，我们提出了一个我们称之为发育异时性（developmental allochrony）的概念，这项新的研讨将协助我们懂得脊椎植物发育的庞杂进程。至今仍未解开的一个症结成绩是，毕竟是什么招致了人类细胞和小鼠细胞在反响工夫上的差别，我们筹划展开进一步的研讨来说明这一点。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Mitsuhiro Matsuda et al. . Science, 2020, doi:10.1126/science.aba7668.

2.Ryohei Iwata et al. . Science, 2020, doi:10.1126/science.abe0953.

3.Humans develop more slowly than mice because our chemistry is different

https://phys.org/news/2020-09-humans-slowly-mice-chemistry.html