《脊索起源新发现：brachyury基因调控结构SFZE在非脊索动物中的表达》

• 编译者： AI智能小编
• 发布时间：2025-07-30

2025年7月25日，中国台湾中央研究院苏怡璇等研究人员在《Science Advances》上发表了一篇题为“Deep homology of a brachyury cis-regulatory syntax and the evolutionary origin of the notochord”的研究论文。该研究揭示了脊索动物中brachyury基因的调控结构（SFZE），由四个转录因子结合位点组成。这一结构不仅在脊索动物中被发现，还在各种非脊索动物以及单细胞生物Capsaspora的潜在短尾增强子中被发现，并表现出活性。 研究指出，SFZE与brachyury的古老关联可能早于动物的起源，这表明脊索brachyury表达的出现可以归因于作用于保守的SFZE语法的上游信号的共同选择，促进了脊索从原始内胚层细胞的起源。脊索是脊索动物的重要特征，在发育过程中起着关键作用。脊索细胞由中胚层分化而来，而中胚层起源于原肠胚形成初期位于胚孔背面的组织者。 半索动物和棘皮动物是脊索动物的近亲，但分子生物学研究并不支持腹索与脊索的同源性。在原口环节动物中，中线中胚层细胞群表达一组脊索特异性基因，并分化成内侧腹侧纵肌，即轴索。虽然轴索被认为是脊索的同源物，但这两种结构可能趋同进化。 Brachyury基因编码一个对脊索发育至关重要的T-box转录因子（TF），其直系同源物存在于各种动物和非动物中。非脊索动物的brachyury基因可以将海鞘内胚层细胞转化为脊索细胞，表明脊索动物和非脊索动物之间的蛋白质功能等同性。然而，brachyury基因的表达模式在脊索动物和非脊索动物之间存在差异，这提示中胚层中获得新的brachyury表达结构域可能与脊索的进化起源有关。 研究还指出，新表达结构域的出现通常归因于增强子或顺式调控模块（CRMs）的诞生或修饰。在海鞘和斑马鱼的研究中，已鉴定出位于brachyury翻译起始位点(TSS)上游的CRMs，其驱动脊索中的报告基因表达。这些脊索增强子是在脊索动物祖先中从头进化而来，还是起源于更古老的时期，仍有待确定。