清华孟安明院士Nature子刊揭示细胞信号新机制

　　

生物通报道  来自清华大学、中科院动物研究所的研究人员在新研究中证实，组织者特异性的Bmp2b（organizer-specific Bmp2b，osBmp2b）是胚胎发育过程中形成正确Bmp活性梯度的必要条件。这一研究发现发表在4月29日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

任职于清华大学和中科院动物研究所的孟安明（Anming Meng）教授以及中科院动物研究所的淘毅（Yi Tao）研究员是这篇论文的共同通讯作者。孟安明教授主要从事脊椎动物胚胎的分子发育生物学研究。曾在Science、Cell、Developmental cell等国际著名刊物上发表大量重要研究成果.2007年当选为中国科学院院士，2008年被评为发展中国家科学院院士（延伸阅读：清华孟安明院士Nature子刊揭示重要信号机制 )。

多细胞生物个体是由单一受精卵发育成熟而来，这个复杂的过程受到一系列精细而完善的调控。少数蛋白分子（又称形态发生素）在胚胎发育和成体细胞分化的不同阶段发挥着重要的作用，它们所介导的信号转导途径广泛地参与调控干细胞命运决定，组织图式发生和器官形成。揭示发育过程中形态发生素的梯度形成及信号转导调控机制，不仅可为组织工程和器官修复提供理论基础，同时对于出生缺陷、癌症等重大疾病的预防、诊断和治疗具有重要的意义。

骨形态发生蛋白（BMPs）是一种多功能蛋白，是转化生长因子TGFβ超家族成员。其作为一类形态发生素，对背腹部组织的形成、表皮外胚层的发生发挥关键作用，其信号通路异常会引起胚胎夭折或出现严重的发育缺陷。BMPs主要通过建立激活背腹侧Smad1/5/8蛋白梯度来控制脊椎动物胚胎的背腹侧图式发育。一些Bmp配体在胚胎原肠胚形成过程中表达于腹侧和外侧区以及组织者（organizer）中。组织者是在大部分脊椎动物早期胚胎中存在的类似具有神经诱导功能的组织。但目前仍不清楚组织者源性的Bmps在总体Bmp配体水平以及沿着背腹侧轴建立正确phospho-Smad1/5/8梯度中所起的作用。

在这篇文章中，研究人员证实在斑马鱼胚胎中干扰组织者特异性的Bmp2b信号可以改变整个背腹侧轴的phospho-Smad1/5/8梯度，提高Bmp抑制蛋白Chordin的水平，由此导致胚胎成为背侧化形式（dorsalize）。此外，他们还证实组织者源性的Bmp2b抑制了组织者中的chordin转录，由此控制了Chordin梯度。结合这些实验结果以及模拟Bmp反应扩散动力学，研究数据表明组织者生成的Bmp2b是建立及维持Bmp活性梯度，以及原肠胚形成过程中正确的胚胎背腹图式形成的必要条件。

(生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Organizer-derived Bmp2 is required for the formation of a correct Bmp activity gradient during embryonic development

Bone morphogenetic proteins (Bmps) control dorsoventral patterning of vertebrate embryos through the establishment of a ventrodorsal gradient of the activated downstream cytoplasmic effectors Smad1/5/8. Some Bmp ligands are expressed in the ventral and lateral regions and in the organizer during gastrulation of the embryo, but it remains unclear how organizer-derived Bmps contribute to total Bmp ligand levels and to the establishment of the correct phospho-Smad1/5/8 gradient along the ventrodorsal axis. Here we demonstrate that interference with organizer-specific Bmp2b signalling in zebrafish embryos alters the phospho-Smad1/5/8 gradient throughout the ventrodorsal axis……

作者简介：

孟安明

男，1963年7月22日出生，四川大竹人，中科院院士，清华大学教授、博士生导师，中国科学院动物研究所研究员，曾于2008-2012年任动物研究所所长。教育部****计划特聘教授。兼任中国动物学会理事、中国细胞生物学会理事、中国实验动物学会水生实验动物专业委员会副主任。发展中国家科学院院士。
 
主要科研领域与方向

脊椎动物胚胎的分子发育生物学。主要利用斑马鱼做模式动物，分离克隆Nodal和FGF等信号通路的新的介导因子和调节因子，结合分子生物学、细胞生物学、遗传学等技术，研究它们在胚胎发育中的作用及其作用机制。利用诱变技术，鉴定影响早期胚胎发育的母源因子。研究项目得到了国家自然科学基金、科技部"863"项目等的资助。相关研究论文发表在Science、Cell、Developmental Cell、Development、EMBO Journal、Developmental Biology、Journal of Cell Science等国际著名学术刊物上。

陶毅

男，博士，研究员，博士生导师；中国科学院动物研究所动物生态与保护生物学院重点实验室副主任，理论生态学研究组组长。
　　1992年在兰州大学获博士学位，1992年8月至2005年10月先后在中国科学院动物研究所、美国Florida Atlantic University、加拿大Wilfrid Laurier University、加拿大University of Montreal、美国Keck Graduate Institute of Applied Life Sciences从事进化博弈理论和计算生物学的研究工作。2005年10月入选中国科学院“****”，目前的研究领域主要为随机进化博弈动力学和基因表达的随机动力学。