清華大學生物與技術系發(fā)育生物學實驗室和分子細胞生物學實驗室的科學家們在對斑馬魚的研究中發(fā)現(xiàn)了誘導脊椎動物胚胎中胚層生長的轉化生長因子的新調控機制，他們的研究成果發(fā)表在１０月１日出版的美國《科學》雜志上,。
動物包括人類都是由單細胞胚胎發(fā)育而成的,，胚胎發(fā)育又是一個異常復雜的過程,，各種組織和器官的形成涉及細胞增殖,、分化和運動等,，而這些過程必須受到精密的調控,，其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了錯誤,，都會產(chǎn)生胚胎畸形、甚至死亡,，或引起多種先天性疾病,。調控這一系統(tǒng)細胞增殖、分化和運動的因素包括生長因子,、細胞因子,、生長抑制因子和細胞外間質來源信號等，其中生長因子是通過與細胞生長因子受體的特定結合而發(fā)揮作用,，有些生長因子作用于多種類型的細胞,，有些則只對特定的細胞起作用，目前發(fā)現(xiàn)的生長因子有多種,，轉化生長因子β（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒβ,，ＴＧＦβ）是其中一種類型。ＴＧＦβ是一個超級家族,，它包括轉化生長因子β,、骨形成蛋白（ＢＭＰ）、活化素（Ａｃｔｉｖｉｎ）等,，Ｎｏｄａｌ蛋白質是這個超家族的成員之一,。
科學家們早已鑒別出Ｎｏｄａｌ蛋白質是誘導脊椎動物胚胎產(chǎn)生中胚層的關鍵信號。他們發(fā)現(xiàn)，為了保證中胚層組織不至于太多,，胚胎細胞會產(chǎn)生一些抑制Ｎｏｄａｌ信號的蛋白質,，它們主要是與Ｎｏｄａｌ信號的正調控因子（促進Ｎｏｄａｌ蛋白質發(fā)揮作用的因子）結合而減弱Ｎｏｄａｌ的活性。那么是否還存在抑制Ｎｏｄａｌ信號的其它機理呢,？
清華大學孟安明教授領導的發(fā)育生物學實驗室（http://www.biosci.tsinghua.edu.cn:8001/faculty/mengam.html,）和陳曄光領導的分子細胞生物學實驗室（http://www.biosci.tsinghua.edu.cn:8001/faculty/chenyg.html,）合作，以斑馬魚作為研究對象,，發(fā)現(xiàn)在斑馬魚胚胎的早期發(fā)育過程中,，一個名為Ｄｐｒ２的基因在中胚層前體細胞中有一種特異性表達。Ｄｐｒ２蛋白質負面調節(jié)Ｎｏｄａｌ信號,，抑制Ｄｐｒ２的表達可以增加中胚層組織,，而增加其表達可以減少中胚層組織。他們的研究進一步發(fā)現(xiàn),，Ｄｐｒ２通過與轉化生長因子β受體的結合,，加速了這些受體的溶解體降解，從而調節(jié)Ｎｏｄａｌ信號對中胚層生長的誘導作用,。
孟安明說：“不同脊椎動物的胚胎發(fā)育過程和規(guī)律是極為相似的,。斑馬魚是脊椎動物，是研究胚胎發(fā)育的優(yōu)良模式動物,，這一研究成果可以推廣到其它物種,。此外，鑒于ＴＧＦβ信號的增強與腫瘤細胞的增殖和轉移有關,，將來我們還可以探討Ｄｐｒ２基因在腫瘤發(fā)展過程中的作用,。”據(jù)介紹這一研究工作歷時４年多，全部是由國內的科學家在國內完成,。
10月1日,，美國《科學》雜志發(fā)表了我校生物科學與技術系師生的研究論文《斑馬魚Dpr2通過促進Nodal受體的降解抑制中胚層誘導作用》(Zebrafish Dpr2 Inhibits Mesoderm Induction by Promoting Degradation of Nodal Receptors)。
該論文所表述的科研成果是由該系孟安明教授負責的發(fā)育生物學實驗室和陳曄光教授負責的分子細胞生物學實驗室合作研究的,，他們在世界上首次發(fā)現(xiàn)了調控轉化生長因子（TGF）信號的中胚層誘導活性的一種新機制,。
動物包括人類都是由單細胞胚胎發(fā)育而成的，胚胎發(fā)育又是一個異常復雜的過程,，各種組織和器官的形成涉及細胞增殖,、分化和運動等，而這些過程必須受到精密的調控,，如果其中一個過程出現(xiàn)了錯誤,，就會產(chǎn)生胚胎畸形、甚至死亡,，或引起多種先天性疾病,。TGF超級家族中的Nodal信號是誘導早期胚胎產(chǎn)生中胚層的關鍵信號。過去的研究發(fā)現(xiàn)，為了保證中胚層組織不至于太多,，胚胎細胞就會產(chǎn)生一些抑制Nodal信號的蛋白質,，它們主要是與Nodal信號的正調控因子（促進Nodal蛋白質發(fā)揮作用的因子）結合而減弱Nodal的活性。
是否還存在抑制Nodal信號的其它機理呢,？利用斑馬魚作為研究對象,，我校研究人員發(fā)現(xiàn)，Dpr2基因在胚胎的中胚層前體細胞中有一種特異性表達,，其后合成Dpr2蛋白,。抑制Dpr2的表達可以增加中胚層組織，而增加其表達可以減少中胚層組織,。進一步的生物化學實驗證明,，Dpr2蛋白可以與激活后進入細胞的 Nodal和TGF受體結合，促進它們進入細胞的溶酶體而降解,。因此,，通過調節(jié)Nodal受體蛋白的降解，同樣可以控制Nodal信號的中胚層誘導活性,。
孟安明教授說“不同脊椎動物的胚胎發(fā)育過程和規(guī)律是極為相似的,。斑馬魚是脊椎動物，是研究胚胎發(fā)育的優(yōu)良材料,，研究成果可以推廣到其它物種,。此外，鑒于TGF信號的增強與腫瘤細胞的增殖和轉移有關,，將來我們還可以探討dpr2基因在腫瘤的發(fā)展過程中的作用,。”
據(jù)了解，這項源頭創(chuàng)新性成果全部在國內完成,，前后共歷時4年多,。成果的取得也是實驗室之間緊密合作的結晶。正如陳曄光教授指出,，如果沒有兩個實驗室之間的緊密合作和各自專業(yè)的優(yōu)勢互補,，很難做出這種高水平的工作，特別在目前中國總體科研水平與國際先進水平存在一定距離的情況下,，合作顯得尤為重要,。
