果蝇性别调控的机制对人类疾病的启示

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这些体积微小的果蝇有时的确让人讨厌，它们围绕在心仪的水果周围久久不肯离去。然而，它们却可以为人类的健康作出重要贡献：为揭开一些由于基因功能异常而引起的人类疾病提供重要线索。

“现在有一个比较严重的误解，就是认为一个人患了病是因为他/她体内携带有‘致病’基因，例如一些可以导致癌症的疾病，”美国德州农工大学（*）的生物学教授James Erickson介绍说，“事实上，我们知道所有人类都有着相同的基因，但每个个体身上的基因有着不同的类型，这就是等位基因，而一些等位基因就很有可能潜伏着让人患病的风险。”

“通过对这些普普通通的果蝇的研究，我们开展了很多复杂的实验，这些都是在人类上无法直接操作的。这些简单生物非常容易饲养，只需用酵母、玉米粉、糖蜜作为培养基就可以了。同时，它们的胚胎可以用裸眼直接观察，所经历的发育过程与大型生物有很多相似的地方。从而，它们可以成为一种生物模型，方便我们观察到一些无法从复杂生物体上观察到的细节。”

“为了理解细胞分化，Erickson和他的研究生深入探索了果蝇性别的形成。这个过程发生在它们发育早期约30分钟的时间片断。这个过程与一些类型细胞的分化有些相似，例如肝脏细胞与血细胞相区别的过程——mirroring。”

Erickson提醒说，尽管果蝇的性别发育与人类的相关发育过程没有直接的联系，但是推动这个发育的细胞和分子过程却是相同。Erickson与他的博士后学生Frank Avila将这些发育过程的研究成果发表在本月的《Current Biology》杂志上。

人类中女性个体的每个细胞都有两条X染色体，然而男性细胞却是带有一条X染色体和一条Y染色体。“与哺乳动物相似，果蝇也有两条‘性’染色体，一条X和一条Y，”他解释说，“但与人类不同，果蝇的Y染色体不会影响性别。决定性别的机制是两条X染色体使得果蝇成为雌性，一条X染色体使得果蝇成为雄性。”

一条染色体事实上是单条DNA分子，包含着很多不同的基因。有很多蛋白，它们在特定的条件下参与调控这些基因的表达。

尽管在人类细胞中，Y染色体指导着性别的决定，但女性个体细胞还是需要判断出细胞内究竟有多少X染色体。只有这样做了，才能保证每种性别的X染色体表达着相似数量的蛋白质。如果X染色体的表达水平异常，这对于哺乳动物和果蝇都是致命的。这就是为什么生物学家希望能理解“染色体计数”（**）的过程。

在早期的研究生涯，Erickson参与的研究小组识别出了果蝇中参与性染色体计数的基因。现在，他和Avila取得了另外一项重要成就，识别出了细胞外的一条信号通路。这条通路可以激活一条通道的蛋白，不仅确保已经决定了性别的胚胎继续维持性别不变，而且还参与了染色体计数的过程，以及调控着其他关键的细胞活性。

“这条信号通路不是胚胎性别分化所特有的，在体内很多基因都有类似的过程，在果蝇和更高等的生物体中也都有。”Avila介绍说，“我们的研究点亮了人体内的信号传递通路。”



参考文献：

Drosophila JAK/STAT Pathway Reveals Distinct Initiation and Reinforcement Steps in Early Transcription of Sxl

Current Biology, Available online 15 March 2007,  

Frank W. Avila and James W. Erickson