發育生物學中的一個經典問題是:不同類型的組織是如何在發育胚胎的正確部位產生的。迄今科學家已闡明,這之中存在一種信號通路,即一種分子傳遞路徑,它控制其發育過程。然而,卡內基研究所Steven Farber 小組最近的意外發現揭示了多不飽和脂肪酸(即所謂的好脂肪酸)在這個過程中的重要作用。
脂肪酸作為細胞膜的組成原料和細胞間的信使,是細胞的能源。要激活游離脂肪酸需要酶的參與,因此酶在細胞發育過程中是有意義的。具有這一功能的酶叫做酰基輔酶A 合成酶(acyl-CoA synthetases,簡稱ACS)。
ACS的家族成員ACSL4 激活一類特異的脂肪酸,即多不飽和脂肪酸。哺乳動物和果蠅體內的ACSL4 在其腦發育和胚胎生存中起作用。人類發育異常與ACSL4 突變有關,包括一種與X 染色體有關的智力缺陷。
以往曾將母體向發育中的胚胎釋放多不飽和脂肪酸、以及多不飽和脂肪酸在胚胎著床和子宮發育的必要性與哺乳動物體內ACSL4 在胚胎發育中的作用相混淆。
Farber 研究小組使用斑馬魚做實驗,以理解ACSL4 在胚胎形成中的作用。他們證明,ACSL4是胚胎發育成完整組織結構的基礎。ACSL4 酶活性調節骨形態形成蛋白(bone morphogenic protein,BMP)信號通路中的特殊蛋白,而這種蛋白是完整胚胎組織結構的基礎。該小組的發現將多不飽和脂肪酸代謝與早期胚胎的基本信號通路聯系起來,并且證明了脂肪酸對胎兒的健康為何如此關鍵。
這一發現為將來的多不飽和脂肪酸代謝研究及其在發育和疾病中的不同作用打下了基礎。