背腹轴形成是脊椎动物早期胚胎发育过程中最具有决定性意义和最根本性的发育事件之一。BMP和Wnt/β-catenin信号通路在此过程中扮演了关键角色。

BMP信号由3类受体型Smad——Smad1、Smad5、Smad8 (Smad9)来介导。然而，这些受体型Smad是如何在胚胎发育早期进行精细调控，在整体水平上调节胚胎的背腹轴向形成仍属未知。淡水生态与生物技术国家重点实验室（FEBL）的孙永华学科组在斑马鱼基因组中克隆鉴定了Smad9基因，并对这3个受体型Smad在斑马鱼早期胚胎背腹轴形成过程中的功能进行系统研究，从整体水平上阐明了3个受体型Smad蛋白介导BMP信号通路的调控机制，即Smad1和Smad9互为冗余且彼此抑制，共同位于Smad5的转录下游，形成一个精细的调控网络来介导BMP信号所诱导的腹侧命运。这一研究也解开了相关领域一直以来的一个难题：即Smad1和Smad5在胚胎背腹轴决定中的相对作用问题。相关论文发表于知名学术刊物Journal of Biological Chemistry。

Wnt/β-catenin信号通路在细胞增殖分化、组织器官发育、肿瘤发生等生物学过程中扮演着重要角色。经典的Wnt/β-catenin模型认为，其活性主要受到胞外Wnt配体存在与否的二相性调控，该信号通路如何受到胞内、胞外、核内、核外因子的共同作用而受到更加精细的调控，一直是一个热点问题。近期，孙永华学科组与美、法实验室合作，利用斑马鱼模型，揭示了位于细胞核中的Wnt/β-catenin信号通路的一种全新调控模型：同源异型框蛋白Lbx2在原肠胚时期特异表达于腹侧和侧板中胚层细胞，这与Wnt/β-catenin信号通路的配体Wnt8a具有相似的表达谱式；进一步研究发现，Lbx2通过其N端的结构域与共抑制子Groucho结合，解除Groucho与TCF形成转录抑制复合体的能力，从而上调lbx2表达细胞中的Wnt/β-catenin信号活性；Lbx2通过上调Wnt/β-catenin信号活性来精细调控斑马鱼早期发育的背腹轴决定。这一发现首次利用斑马鱼模型揭示了Wnt/β-catenin信号通路在核内水平的二相性调控，相关论文发表于Nature子刊Nature Communications。

相关工作受到科技部973计划、国家优秀青年科学基金、FEBL自主项目等支持。

全文链接：http://www.jbc.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=24488494

http://www.nature.com/ncomms/2014/141105/ncomms6368/full/ncomms6368.html