科学家弄清肌肉发育中的关键环节

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以色列魏兹曼研究院近日宣称，该院分子遗传系的研究人员通过对果蝇WIP蛋白的功能进行研究，终于弄清了肌肉细胞发育过程中的一个关键环节，即成肌细胞是如何进行细胞膜融合并产生一个个大细胞的过程。

肌肉纤维是由大量包含多细胞核的细胞组成。在细胞发育的初始阶段，它们像所有动物细胞的胚胎细胞一样生长发育。之后，这些细胞开始分化，并产生一种称之为成肌细胞的中间细胞。新的成肌细胞产生后，立即寻找其它成肌细胞，当它们发现同伴时就黏合在一起。在肌肉胚胎纤维发育的最后阶段，附着在一起的成肌细胞的细胞膜被打开，并相互融合在一起，形成一个大的、统一的细胞，肌肉正是由这种细胞发育形成的。目前，生物学家已经搞清了新的成肌细胞是如何识别其它成肌细胞，以及如何附着在一起的，但依然无法解释成肌细胞是怎样将细胞膜融合、进而变成一个大细胞。

为了解答这个问题，研究人员找到了一种被称之为WIP的蛋白，它附着在成肌细胞的外部，用来识别蛋白，正是它在细胞融合过程中发挥着极其关键的作用。事实上，WIP蛋白在物种进化过程中被很好地保留下来，它存在于所有的动物体（从极小的微生物到人类）之中。这意味着这种蛋白承担着生命所必须的一种重要功能。因此，研究人员认为，选择对果蝇WIP蛋白的研究，同样可以了解这种蛋白在人体上是如何发挥作用的。

为了详细了解WIP的作用，研究人员将果蝇体内负责产生WIP蛋白的基因毁坏，以便了解在那些不能产生这种蛋白的果蝇体内，普通的肌肉纤维是否能够生产。研究发现，缺乏WIP蛋白的成肌细胞继续进行相互间的识别和融合活动，但是，最终细胞膜之间的融合却不能发生，因此，也不能产生多核肌纤维。并且，研究人员发现，WIP蛋白是通过一个外部信号被激活的，而这个信号是在成肌细胞发生识别并产生相互间附着活动时发出的。只有在接收到这个信号后，WIP才会引导细胞内部的肌动蛋白纤维变为成肌细胞的识别蛋白，允许细胞发生融合。

由此，研究人员认为，WIP在识别蛋白和细胞内部构架之间起着联络作用，这种构架是由一些粗大并具有弹性的纤维构成，而这些纤维则是由肌动蛋白组成。细胞构架上的肌动蛋白向邻近的细胞膜发力，将其打开后继续扩大这个缺口，直到能够让其它细胞进入被吞并掉。

细胞膜之间的融合在不同种类的细胞（如骨骼细胞、胎盘细胞等）的发育中发挥着重要作用，同时，在受精和病毒穿透活细胞中也发挥着重要作用。了解细胞膜融合的发生过程，对于最终找到有效控制细胞融合的方法非常重要。这一研究成果不仅有助于了解肌肉形成过程，而且还有助于发明防治肌肉疾病的先进方法，特别是找到将干细胞与受伤和退化肌纤维相融合的方法。

该成果发表于最近一期的《细胞发育》杂志上。