2012年12月03日 讯 /生物谷BIOON/ --胚胎发育是一种精心打造的复杂过程：任何事情只有在合适的时间合适的地点才能发挥作用。发育生物学家和细胞生物学家一直在揭示确定我们如何成为人类的分子线索。
美国斯坦福-伯纳姆医学研究所肌肉发育与再生项目主任和教授Mark Mercola博士解释道，“首先，可能也是发育中最为重要的一步是将细胞分配到三个胚层---外胚层、中胚层和内胚层，其中这三个胚层产生体内所有的组织和器官。”
在当前一项新的研究中，Mercola博士和包括博士后研究员Alexandre Colas博士和Wesley McKeithan在内的研究团队发现在发育期间，微RNA(microRNA, miRNA)在这种细胞与胚层分配过程中发挥着重要的作用。相关研究结果近期发表在Genes & Development期刊上。
因为miRNA不能编码蛋白，因此多年来科学家们一直错误地将编码这些小的非蛋白编码RNA的基因组区域视为“垃圾”。如今，我们知道miRNA远不只是垃圾。它们确实不编码它们自己的蛋白，但是它们结合mRNA并阻止它们编码蛋白。这样，miRNA在确定哪些蛋白在给定时间内是否产生中发挥着重要的作用。总之，miRNA在正常的细胞功能和人类疾病产生中发挥着越来越重要的作用。
为了精确描述在早期胚胎发育中哪些miR影响胚层形成，Mercola和他的研究团队研究了人类基因组中大约900个miR。他们测试了每个miR指导胚胎干细胞形成中胚层和内胚层的能力。这样，他们发现两个被称作let-7和miR-18的miR家族阻断内胚层形成，同时促进中胚层和外胚层形成。
研究人员通过人为地阻断let-7功能而证实了他们的研究发现。这显著性地改变了胚胎细胞的命运而使得原本形成中胚层和外胚层的过程偏向内胚层形成，从而强调了这个miR在发育中发挥着至关重要的作用。
研究人员还确定let-7和miR-18通过抑制TGFβ信号途径而指导中胚层和外胚层形成。TGFβ一种影响很多细胞行为(包括增殖和分化)的分子。当这些miR调节TGFβ活性时，它们按照一定的途径转发细胞---一些细胞形成骨组织，而其他的细胞形成大脑。
doi: 10.1101/gad.200758.112
PMC:
PMID:
Whole-genome microRNA screening identifies let-7 and mir-18 as regulators of germ layer formation during early embryogenesis
Alexandre R. Colas1, Wesley L. McKeithan1, Thomas J. Cunningham1, Paul J. Bushway1, Lana X. Garmire2, Gregg Duester1, Shankar Subramaniam2 and Mark Mercola
Tight control over the segregation of endoderm, mesoderm, and ectoderm is essential for normal embryonic development of all species, yet how neighboring embryonic blastomeres can contribute to different germ layers has never been fully explained. We postulated that microRNAs, which fine-tune many biological processes, might modulate the response of embryonic blastomeres to growth factors and other signals that govern germ layer fate. A systematic screen of a whole-genome microRNA library revealed that the let-7 and miR-18 families increase mesoderm at the expense of endoderm in mouse embryonic stem cells. Both families are expressed in ectoderm and mesoderm, but not endoderm, as these tissues become distinct during mouse and frog embryogenesis. Blocking let-7 function in vivo dramatically affected cell fate, diverting presumptive mesoderm and ectoderm into endoderm. siRNA knockdown of computationally predicted targets followed by mutational analyses revealed that let-7 and miR-18 down-regulate Acvr1b and Smad2, respectively, to attenuate Nodal responsiveness and bias blastomeres to ectoderm and mesoderm fates. These findings suggest a crucial role for the let-7 and miR-18 families in germ layer specification and reveal a remarkable conservation of function from amphibians to mammals.
