美國院士最新Nature解析基因網絡調控

　　來自加州大學伯克利分校分子與細胞生物學系的研究人員利用系統生物學方法，針對包含有多種保守型基因的被囊動物，分析了發育的基因調控網絡結構在物種間的進化，指出了神經嵴這一關鍵結構的進化機制，為進一步解析物種發育進化提供了重要信息，相關成果公布在Nature雜志上。

　　領導這一研究的是加州大學伯克利分校分子與細胞生物學系主任Michael Levine教授，他先后在加州大學伯克利分校和耶魯大學獲得了碩士、博士學位，1991年在加州大學圣迭戈分校建立了自己的實驗室并于1996年遷至加州大學伯克利分校。在過去的20多年時間里，Michael Levine教授主要致力于控制動物發育和疾病的基因調控網絡的鉆研，在相關領域發表的論文超過兩百篇，在學術界擁有很高的聲譽。由于其杰出工作，Michael Levine教授被評選為美國國家藝術與科學院院士(1996年)及美國科學院院士(1998年)。

　　被囊動物是最不尋常的一類生物，雖然這些小型海洋動物的成年體是典型的、濕軟的無脊椎動物，但它們的幼蟲形式看上去更像是脊椎動物的幼蟲，它們的基因組蘊藏著無脊椎動物向脊椎動物過渡時發生的進化變化的重要線索。

　　早在十年前科學家們就完成了被囊動物：玻璃海鞘(Ciona intestinalis)的基因組測序，從中發現了這個基因組約有61%的基因是與其它完成測序的無脊椎動物共有的，包括線蟲和果蠅等，而有5%與只在人類、小鼠和河豚基因組中發現的序列匹配。

　　這種動物被認為是研究神經嵴(neural crest)起源進化的理想模型，但是一些研究獲得了不同的結論：有的研究表明這種細胞來自附近的神經管，而另外11種被囊動物的研究則認為這些細胞起源自中胚層兩側神經管。那么到底神經嵴是否屬于非脊椎脊索動物呢?

　　在這篇文章中，研究人員發現玻璃海鞘具有頭部黑素細胞血統，類似于能通過靶向Twist錯誤表達的重編程外胚間葉(ectomesenchyme)組織中的神經嵴。

　　研究指出，神經嵴黑素細胞調控網絡早于被囊動物與脊椎動物之間的分離，因此研究人員認為譬如Twist之類的間充質決定因子之間的共選擇，促進轉變成神經板外胚層，是脊椎動物“新頭部”出現的關鍵事件。

　　Levine教授近年來一直致力于利用系統生物學手段闡明發育的基因調控網絡的結構在物種間的進化以及在物種內的精確的時空調控，此前其研究組曾鑒別了一種新的“指導細胞”，這種“指導細胞”膜電位的改變可引起干細胞后代誘發色素細胞出現黑色素樣癌變。

　　這一新型生物電信號和新細胞類型的發現具有重要的意義，將有助于我們了解生物體協調干細胞功能，抑制腫瘤生長的機制。最終使我們能夠指導細胞行為，將其運用到再生醫學領域。