精子运动为解开罕见的遗传疾病的谜团提供线索

生物通讯：为精子运动提供能量的“发动机”故障所造成的破坏不仅仅是影响受精过程：它可能也是罕见遗传疾病巴德-毕德氏症候群（Bardet-Biedl syndrome简称BBS，是一种体染色体隐性遗传疾病，病患在出生后有肥胖问题，有多指/趾畸形，视网膜渐渐的萎缩，性腺发育不全，肾脏畸形及学习障碍。早在1920年Bardet和Biedl首先描述这些症状，其后有超过三百个案例的报告，生物通注）的根源。 

来自英国、美国和加拿大的研究者已经发现了一个与BBS有关的新基因，这一基因对于细胞纤毛和鞭毛的产生是必须的，而细胞纤毛和鞭毛是推动细胞运动，或者推动细胞表面介质流动的工具。这一成果将发表在明天的权威学术期刊Cell上。

一些纤毛的工作方式就类似穿越音乐会上的人群——如果所有人都一起合作支撑你并向同一个方向推你，那么你就可以从上面穿越人群；否则就无法穿越。纤毛运动必须同步、象波浪式的挥动。第二种类型的纤毛更为常见，他们并不一起挥动，而是用来感应细胞的周围环境。如果这些关键的细胞功能被破坏，将对细胞的正常运行产生巨大的影响。 

在人体中，纤毛和鞭毛广为人知的作用包括从肺脏清除粘液、推动精子游动，但是他们也是细胞通讯工具的重要部分。例如原肠期的胚胎表面中线上有一个对体制形成和发育起关键作用的结构，叫做 node。 在组成node的细胞的表面有很多纤毛。这些纤毛全都按反时针方向摆动，让细胞表面的液体产生一个向胚胎左侧的流动。 纤毛所导致的这个单向液体流动会让细胞表面液体里的信号蛋白集中在胚胎的左边，而使胚胎左侧信号蛋白的浓度高于右边。正是胚胎最早的左右不对称性的来源。在这个基础上，左右两边的胚胎细胞就会受信号蛋白的不同调控而表达出不同的蛋白，再进一步导致两边脏器发育的不对称性。

为了确定哪种基因在纤毛和鞭毛的发育过程中起作用，研究人员将藻类和常用于遗传研究的线虫的遗传组成与一些不含纤毛和鞭毛的蔬菜如椰菜、芽菜和甘蓝等的遗传组成进行比较。 这些结果鉴定出了688个不存在拟南芥中的基因。为了确定这些基因中的那一个与鞭毛和纤毛发育有关，研究组将一个细胞的毛除去，并观察哪个基因被激活以长出新的替代品来。从这些基因中确定了BBS基因，同时也确定了若干未知功能的新基因。 通过筛选来源于BBS家族的超过250份DNA样品，终于在这些新基因中找到了一种突变基因，就是现在所说的BBS5。

BBS5与纤毛和鞭毛的产生有关，BBS5基因的突变体与BBS这种退行性疾病有关。在英国每十万个新生儿中平均有1个受BBS影响。BBS的第一个明显症状是儿童长有多指/趾，而且患者会迅速肥胖，视网膜萎缩并且造成肾脏方面的疾病。半数的患者还有某种程度的学习障碍。 

研究结果证实了BBS是由于纤毛的缺损造成的——这个理论首先由UCL’s Institute of Child Health 的Philip Beales博士提出的。 到目前，已知另外七个基因和BBS相关，而且科学家已经对它们中的六个进行了深入研究并进行了克隆。然而，只有一个基因与这种造成BBS的细胞问题有关。

“纤毛和鞭毛长期以来被认为在许多生物体（包括人类）的发育过程中起到一个基本的作用”，Beales博士解释说。“在这里，我们证实了这基因在BBS综合症的作用，显然，基因缺陷与多种健康问题有关，例如肥胖、肾病、失明和弱智有关。” 

“接下来的步骤是找出突变是如何干扰这一过程，找到预防或者是有效的治疗方法。”

Beales还说，“BBS5的发现不仅帮助我们更加精确地诊断BBS，而且使得那些有可能生出患有BBS的孩子的夫妇可以通过产前诊断来确定孩子是否患病。 “目前，我们正在研究这种基因和其他BBS基因在造成这种疾病过程中的作用，以期望有一天我们或许可以找到有效的治疗方法去缓解患者症状。了解像BBS这种罕见疾病是如何发生的，也可能帮助我们了解更多像肥胖和糖尿病这些普通疾病的发病原因。”

Beales博士的实验室由Wellcome Trust和 the Medical Research Council (MRC)资助。