science20121214-7

来自法国蒙特利尔临床研究所的研究人员借助的小鼠遗传学研究和计算机模型证实一种反应-扩散机制或图灵模型调控了小鼠的指趾结构发育。这项研究还证实,从鳍向四肢的过度进化中,Hox基因(同源基因或同源异型基因)起到了至关重要的作用。

-2012年12月14日《科学》


中文翻译


【题目】Hox基因调控脊椎动物的指趾结构发育

【译文】自然形成的重复结构(如条纹)的形成机制常与反应-扩散机制,或图灵模型一致,都是自组织系统。本研究借助小鼠,来分析指趾结构(重复的指趾或非指趾结构)是如何形成的。本研究发现逐渐减少Gli3完全缺陷小鼠Hoxa13Hoxd11-Hoxd13基因(今后当作末端Hox基因)的剂量结果导致越来越严重的多指趾畸形症状,表现为指趾更瘦、更密集。结合计算机模型,本研究证明类图灵机制是指趾结构的形成机制,其中末端Hox基因的剂量调控了指趾周期或波长。小鼠的指趾结构与鱼鳍的内骨骼结构相似,这表明动物的五趾型四肢是通过一个古老的图灵模型机制经修饰后实现的。

英文原稿


[Title]: Hox Genes Regulate Digit Patterning by Controlling the Wavelength of a Turing-Type Mechanism     

[Authors]: Rushikesh Sheth, Luciano Marcon, M. Félix Bastida, Marisa Junco, Laura Quintana, Randall Dahn, Marie Kmita, James Sharpe, and Maria A. Ros

[Abstract]: The formation of repetitive structures (such as stripes) in nature is often consistent with a reaction-diffusion mechanism, or Turing model, of self-organizing systems. We used mouse genetics to analyze how digit patterning (an iterative digit/nondigit pattern) is generated. We showed that the progressive reduction in Hoxa13 and Hoxd11-Hoxd13 genes (hereafter referred to as distal Hox genes) from the Gli3-null background results in progressively more severe polydactyly, displaying thinner and densely packed digits. Combined with computer modeling, our results argue for a Turing-type mechanism underlying digit patterning, in which the dose of distal Hox genes modulates the digit period or wavelength. The phenotypic similarity with fish-fin endoskeleton patterns suggests that the pentadactyl state has been achieved through modification of an ancestral Turing-type mechanism.

原文地址

http://www.sciencemag.org/content/338/6113/1476.short

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