Language
Country/Area
No result found
Điều kỳ diệu của gen nhím: Nó quyết định hình dáng cơ thể của ruồi giấm như thế nào?
Trong lĩnh vực sinh học phát triển, chúng ta thường phải đối mặt với một câu hỏi cơ bản: Làm thế nào một quả trứng tương đối đơn giản có thể trở thành một cấu trúc cơ thể phức tạp, có trật tự? Câu hỏi này dẫn đến nghiên cứu chuyên sâu về gen Hedgehog (Hh), một con đường truyền tín hiệu ảnh hưởng đến sự phân hóa tế bào phôi và rất cần thiết để đảm bảo sự phát triển bình thường của sinh vật.
Con đường truyền tín hiệu Hedgehog đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của động vật và có ở tất cả các loài động vật song phương.
Gen Hedgehog rất cần thiết cho sự phát triển của ruồi giấm (Drosophila melanogaster). Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ấu trùng ruồi giấm thiếu gen Hh sẽ có hình dạng giống con nhím, từ đó gen này có tên như vậy. Gen Hh được phân loại là một phần của nhóm "gen phân cực đoạn" có vai trò chính trong việc thiết lập cơ sở cho cấu trúc cơ thể của ruồi giấm. Quá trình này tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển phôi và hình thái sau đó.
So với ruồi giấm, động vật có vú có ba loài tương đồng với nhím, cụ thể là Desert (DHH), Indian (IHH) và Sonic (SHH). Trong số này, Sonic Hedgehog được nghiên cứu nhiều nhất và cũng quan trọng trong quá trình phát triển phôi thai ở động vật có xương sống. Những con chuột có chức năng bất thường của con đường Hedgehog có các cơ quan như não, xương, cơ, đường tiêu hóa và phổi không thể phát triển bình thường, điều này đã thu hút sự chú ý rộng rãi của các nhà khoa học.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng con đường truyền tín hiệu Hedgehog cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh việc duy trì và tái tạo tế bào gốc trưởng thành.
Vào những năm 1970, Christiane Nüsslein-Volhard và Eric Wieschaus đã thành công trong việc phân lập gen ảnh hưởng đến sự phát triển của trục trước-sau của cơ thể Drosophila bằng cách sử dụng đột biến bão hòa. Nghiên cứu của họ đã đặt nền tảng cho sinh học phát triển tiến hóa và được trao giải Nobel năm 1995. Sau đó, gen Hedgehog được xác định là một trong những gen quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc cơ thể và hình dạng của ruồi giấm.
Cơ chế hoạt động của con đường truyền tín hiệu Hedgehog khá phức tạp và liên quan đến nhiều protein nội bào. Một ví dụ điển hình ở ruồi giấm là protein Hh liên kết với protein Patched (PTCH) trên bề mặt tế bào và khi không có protein Hh, PTCH sẽ ức chế hoạt động của Smoothened (SMO). Khi Hh liên kết với PTCH, nó giải phóng SMO, bắt đầu quá trình chuyển tín hiệu hạ lưu và cuối cùng điều chỉnh quá trình phiên mã của các gen hạ lưu.
Trong quá trình phát triển, sự tương tác giữa tín hiệu Hedgehog và Wingless tạo thành ranh giới rõ ràng trong phôi, không chỉ ảnh hưởng đến sự phân chia cơ thể ruồi giấm mà còn ảnh hưởng đến sự hình thành các chi, mắt, não, tuyến sinh dục, sự phát triển của đường ruột và đường hô hấp. . Nhím cũng đóng vai trò quan trọng trong cơ thể trưởng thành, bao gồm thúc đẩy sự phát triển của các tế bào chính.Khi Hh ở bên ngoài tế bào, sự hiện diện của nó có thể ảnh hưởng hiệu quả đến các tế bào lân cận. Hiệu ứng cục bộ này là một trong những chức năng chính của Hedgehog.
Sự kích hoạt bất thường của con đường Hedgehog có liên quan đến sự phát triển của nhiều loại ung thư. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng con đường Hedgehog đóng vai trò thúc đẩy sự hình thành khối u ở nhiều cơ quan như não, phổi, vú, tuyến tiền liệt và da. Đặc biệt, ung thư biểu mô tế bào đáy có mối tương quan cao nhất với tín hiệu Hedgehog và tình trạng bất hoạt chất ức chế con đường Hh PTCH và đột biến kích hoạt chất chủ vận SMO đã được tìm thấy ở những bệnh nhân này.
Do đó, nhiều loại thuốc đang được phát triển để can thiệp cụ thể vào con đường Hedgehog như một liệu pháp điều trị ung thư hiệu quả.
Mối quan hệ giữa con đường Hedgehog và ung thư vẫn còn phức tạp; tuy nhiên, rõ ràng là sự kích hoạt bất thường của con đường này có thể dẫn đến sự tăng sinh và xâm lấn của tế bào khối u. Trong các thử nghiệm lâm sàng có liên quan, các chất ức chế đường truyền tín hiệu Hedgehog như Vismodegib và Sonidegib đã được chấp thuận để điều trị ung thư biểu mô tế bào đáy, nhưng khi sử dụng các loại thuốc này, các tác dụng phụ và tình trạng kháng thuốc đã xuất hiện và cần phải phát triển các loại thuốc mới. ma túy.
Nhìn lại toàn bộ quá trình nghiên cứu về con đường truyền tín hiệu Hedgehog, chúng ta không khỏi tự hỏi: Sự tiến hóa của con đường truyền tín hiệu này có nguồn cảm hứng và bài học gì giúp chúng ta hiểu được các nguyên tắc cơ bản của sự phát triển sinh học?
