果蝇翅膀中的“保护盾”：Wnt信号如何抵御DNA损伤？昆虫研究带来的启示

DNA损伤对细胞的影响是一个长期存在的研究问题。DNA损伤可能由各种因素引起，如紫外线、化学物质或放射性辐射，这些损伤对细胞的稳定性和功能造成严重影响。了解细胞如何检测、修复和应对这些损伤，是细胞生物学和医学研究的重要课题之一。

“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，一项最近的研究表明，果蝇翅膀的发育过程中，一种名为“Wnt信号”通路的重要机制，可以帮助细胞对抗DNA损伤，从而保护其免受凋亡的影响。这项研究由Ben Ewen-Campen和Norbert Perrimon等科学家于2024年在PLoS Biology期刊上发表。

上图：在美国观察到的一只果蝇。 图片来源：kneubaue

先说说Wnt信号。它是细胞内一个重要的通讯系统，它帮助细胞决定生长、分裂和存活的方式。这个信号通路在我们的身体里很常见，影响着胚胎的发育、成人的组织修复、以及身体各部位的正常功能。当这个信号通路出现问题时，可能导致各种疾病的发生，比如癌症和一些神经系统的问题。Wnt信号通路在细胞生物学中的作用非常复杂和多样化。关于它具体是如何调控细胞对DNA损伤的反应的，目前仍然不清楚。科学家们正在努力研究这个信号通路如何工作，以及如何利用这些知识来改善人类健康。

DNA损伤响应（DDR）是细胞中一套高度保守的机制，用于应对因各种原因引起的基因组损伤。然而，不同细胞在面对相同的DNA损伤时，其凋亡反应能力却有显著差异。所以，在这个研究中，研究团队利用果蝇作为研究模型，通过最新的基因编辑技术，成功地在果蝇翅膀想象盘中诱导一定水平的DNA损伤，以探索Wnt信号通路在这一过程中的作用。

研究发现，果蝇翅膀发育过程中的关键信号分子Wingless（简称Wg，类似于人类的WNT1）通过调节一种称为Rhomboid的蛋白酶介导的表皮生长因子受体（EGFR）信号通路，影响细胞对DNA损伤的应答。当Wg信号被抑制时，果蝇细胞更容易发生凋亡；反之，Wg过度表达则减少了细胞的凋亡倾向。这一过程依赖于DDR通路中的几个关键分子，包括Chk2、p53和E2F1，以及促凋亡因子hid。

通过这项研究，科学家们不仅揭示了Wnt信号通路如何在果蝇中调节细胞生存能力，还深入理解了Wnt信号在生长和组织形态发育中的重要作用。果蝇作为一种“模式生物”（model organisms），这项研究为我们更好地理解细胞如何应对DNA损伤提供了新的视角。未来，这些研究成果可能有助于开发新的治疗策略，特别是在癌症等疾病治疗中，以提高细胞对放疗和化疗的耐受性。

笔者还想说一句，从这个例子我们也可以看到，昆虫生物多样性为人类带来了丰富的研究价值。以果蝇（Drosophila melanogaster）为例，作为模式生物，它们在遗传学、发育生物学和疾病研究中发挥了重要作用。果蝇的短生命周期和相对简单的基因组结构使得科学家能够快速进行基因操作和遗传实验，从而揭示了许多基础生物学机制。此外，昆虫的多样性还提供了研究环境适应、生态相互作用以及资源管理等诸多领域的宝贵信息，促进了生物科学的发展和应用。

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编译 | Wendy
编辑 | 绿茵
排版 | 绿叶

参考资料略