科学家发现了一种新基因，它控制着人体的左右不对称

　　

新加坡基因组研究所（GIS）领导的研究团队近日与六个国家的临床医生合作，发现了一种新基因，它编码了纤毛左右组织者金属肽（CIROP）。该基因对于脊椎动物胚胎发育过程中建立适当的左右不对称至关重要。

研究人员称，婴儿若携带CIROP突变，则内脏器官的位置是随机的，从而导致与内脏异位相当的严重出生缺陷。这项成果于本周发表在《Nature Genetics》杂志上。

乍一看，人体似乎是对称的，因为我们的左侧似乎是右侧的镜像。事实上，这种对称只是表面的，因为我们内部的器官是不对称的——心脏和脾脏在左侧，而肝脏在右侧。这是由一组基因控制的，包括CIROP、PKD1L1、MMP21、DAND5和C1orf127。

这些基因在胚胎发育早期发挥作用，为每个器官分配一个固定的位置。如果没有正确地做到这一点，婴儿在出生时就可能患有先天性心脏缺陷和内脏错位等出生异常。这些疾病被归为异位综合征，发生率大约为万分之一。

通过对多个脊椎动物的基因组进行进化分析，研究人员发现CIROP、PKD1L1、MMP21、DAND5和C1orf127在鱼类和青蛙等祖先动物中存在，但在爬行动物、鸟类和某些哺乳动物（如鲸类）中不存在。这种基因消失的模式与胚胎发育过程中运动纤毛的丧失有关。

这是科学家们首次发现CIROP基因，并将其编码的蛋白酶命名为纤毛左右组织者金属肽。他们发现，CIROP在纤毛左右组织者（LRO）中特异性表达。在斑马鱼和非洲爪蟾中，CIROP仅仅是左侧所必需的。他们还确定了21例带有CIROP功能丧失突变的人类患者，这些患者表现为隐性位置异常。

共同通讯作者、新加坡基因组研究所人类遗传学和治疗学实验室的Bruno Reversade教授表示：“我们对脊椎动物中已消失的基因进行系统发育筛选，为左右模式的发育提供了重要的进化见解。这些结果表明，这五个基因只有一个功能，那就是区分左右。它们在发育过程中的一个小窗口期保持活跃，但在出生后可能永远不会再使用。”

Emmanuelle Szenker-Ravi博士是人类遗传学和治疗实验室的科学家，也是这项研究的第一作者。让她感到惊讶的是，对于CIROP这么重要的基因，以前却从未描述过。“CIROP在人类基因组中的注释不完整，这阻碍了它用于诊断目的。我们很高兴现在已经解决了这个问题，并将立即让受到影响的家庭受益。”

新加坡基因组研究所的执行主任Patrick Tan教授说：“这项研究说明了孟德尔遗传学的力量，它赋予基因功能并提供无可争议的因果关系。由基因突变引起的出生缺陷对孩子及其家庭都有毁灭性的影响。这些发现将为潜在疗法的研究打下基础。”

原文检索

Szenker-Ravi, E., Ott, T., Khatoo, M. et al. Discovery of a genetic module essential for assigning left–right asymmetry in humans and ancestral vertebrates. Nat Genet (2021). https://doi.org/10.1038/s41588-021-00970-4