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以色列科学家:已弄清肌肉发育中关键环节

  以色列魏兹曼研究院今日宣称,该院分子遗传系的研究人员通过对果蝇WIP蛋白的功能进行研究,终于弄清了肌肉细胞发育过程中的一个关键环节,即成肌细胞是如何进行细胞膜融合并产生一个个大细胞的过程。

  肌肉纤维是由大量包含多细胞核的细胞组成。

在细胞发育的初始阶段,它们像所有动物细胞的胚胎细胞一样生长发育。之后,这些细胞开始分化,并产生一种称之为成肌细胞的中间细胞。新的成肌细胞产生后,立即寻找其它成肌细胞,当它们发现同伴时就黏合在一起。在肌肉胚胎纤维发育的最后阶段,附着在一起的成肌细胞的细胞膜被打开,并相互融合在一起,形成一个大的、统一的细胞,肌肉正是由这种细胞发育形成的。目前,生物学家已经搞清了新的成肌细胞是如何识别其它成肌细胞,以及如何附着在一起的,但依然无法解释成肌细胞是怎样将细胞膜融合、进而变成一个大细胞。

  为了解答这个问题,研究人员找到了一种被称之为WIP的蛋白,它附着在成肌细胞的外部,用来识别蛋白,正是它在细胞融合过程中发挥着极其关键的作用。事实上,WIP蛋白在物种进化过程中被很好地保留下来,它存在于所有的动物体(从极小的微生物到人类)之中。这意味着这种蛋白承担着生命所必须的一种重要功能。因此,研究人员认为,选择对果蝇WIP蛋白的研究,同样可以了解这种蛋白在人体上是如何发挥作用的。

  为了详细了解WIP的作用,研究人员将果蝇体内负责产生WIP蛋白的基因毁坏,以便了解在那些不能产生这种蛋白的果蝇体内,普通的肌肉纤维是否能够生产。研究发现,缺乏WIP蛋白的成肌细胞继续进行相互间的识别和融合活动,但是,最终细胞膜之间的融合却不能发生,因此,也不能产生多核肌纤维。并且,研究人员发现,WIP蛋白是通过一个外部信号被激活的,而这个信号是在成肌细胞发生识别并产生相互间附着活动时发出的。只有在接收到这个信号后,WIP才会引导细胞内部的肌动蛋白纤维变为成肌细胞的识别蛋白,允许细胞发生融合。

  由此,研究人员认为,WIP在识别蛋白和细胞内部构架之间起着联络作用,这种构架是由一些粗大并具有弹性的纤维构成,而这些纤维则是由肌动蛋白组成。细胞构架上的肌动蛋白向邻近的细胞膜发力,将其打开后继续扩大这个缺口,直到能够让其它细胞进入被吞并掉。

  细胞膜之间的融合在不同种类的细胞(如骨骼细胞、胎盘细胞等)的发育中发挥着重要作用,同时,在受精和病毒穿透活细胞中也发挥着重要作用。了解细胞膜融合的发生过程,对于最终找到有效控制细胞融合的方法非常重要。这一研究成果不仅有助于了解肌肉形成过程,而且还有助于发明防治肌肉疾病的先进方法,特别是找到将干细胞与受伤和退化肌纤维相融合的方法。

  该成果发表于今天出版的《细胞发育》杂志上。

(责任编辑:石翔)
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