果蠅為吝嗇的母親制造，只傳授其后代生存所需的遺傳構建塊的一部分。其余的必須由受精卵在其生長的最初幾個步驟中產(chǎn)生。

科學家們對這種看似不必要的扣留感到困惑了二十年?，F(xiàn)在，普林斯頓大學的研究人員已經(jīng)證明，由稱為RNR的酶控制的抑制機制實際上是胚胎存活的關鍵。早期的太多材料導致了剛剛起步的生命形式的災難。

“這項研究向我們展示了發(fā)展的脆弱性，”普林斯頓大學化學與生物工程教授兼Lewis-Sigler整合基因組學研究所的Stanislav Shvartsman說。“我們問了一個問題，'為什么母親必須如此節(jié)儉?'”這個問題導致Shvartsman測試當胚胎遺傳了大量這些構建塊時會發(fā)生什么。答案不是很好。“我們意識到，如果不限制供應，就會產(chǎn)生一種時間沖突，破壞胚胎中的多個過程，”他說。

在3月14日發(fā)表在“當代生物學”雜志上的一項研究中，研究小組追蹤了兩組蒼蠅的胚胎發(fā)育：一組具有正常供應的DNA構建模塊，稱為核苷酸，另一組的數(shù)量約為10倍。結果表明，當胚胎從一開始就有更多的核苷酸可用時，其DNA復制機制以極快的速度發(fā)揮作用，對隨后的過程進行粗暴對待，并在以后導致嚴重缺陷。

Nareg Djabrayan是普林斯頓大學綜合基因組學Lewis-Sigler研究所的副研究學者，也是該論文的第一作者，將復制過程比作機器。“當你為那臺機器提供過多的輸入時，它的速度限制就會被打破，”他說。“它太快了。它與其他必須同時發(fā)生的事情混在一起。”

在第一個關鍵步驟中開始的問題在后期階段加劇。隨著胚胎開始成形，它的中線(蒼蠅的脊椎類似物)發(fā)生了災難性的扭曲。

“在那之后，他們開始了，”Shvartsman說。

事實證明，在以前的工作中量化的母親扣留在早期生活的時間安排中起著重要作用，為發(fā)展速度提供了自然的限制。最后，那些以過?；境煞珠_始的果蠅不能發(fā)育成一種有活力的有機體。

根據(jù)杜克大學的細胞生物學家Stefano Di Talia的說法，研究結果標志著研究從母親到后代過渡時基因組控制的研究人員的思維轉變。“這篇論文很重要，因為它表明嚴格控制核苷酸水平不僅在能量上有利，而且對于胚胎發(fā)育正常進行也是絕對必要的，”他說。Di Talia建議未來的研究將以此工作為基礎，以了解細胞周期的時間如何影響組織力學。

在這種情況下，RNR酶 - 抗癌療法的共同目標 - 在平衡細胞最基本過程的速度以及細胞分裂方面發(fā)揮著關鍵作用。失控的細胞分裂和生長是癌癥的標志。除了回答關于動物早期生活的基本問題，研究人員相信這項工作可以開辟新的途徑來研究胚胎發(fā)育中的癌癥藥物。

除了Shvartsman和Djabrayan，研究團隊還包括來自普林斯頓的Celia M. Smits，Matej Krajnc和Tomer Stern;來自紐約大學的Shigehiro Yamada和Christine A. Rushlow;來自Howard Hughes醫(yī)學研究所Janelia研究園區(qū)的William C. Lemon和Philipp J. Keller。

該項目由國家衛(wèi)生研究院國家綜合醫(yī)學研究所提供資助。