乳腺是哺乳動物的標志性狀，它通過分泌乳汁將營養(yǎng)物質(zhì)從母體有效地傳遞給后代，進而提高后代以及種群的適應(yīng)力。在哺乳動物各個類群中，從有袋類動物到真獸類動物的產(chǎn)乳效率逐漸提高。雖然有袋類動物(如袋鼠和蜜袋鼯)和真獸類動物(如人類和小鼠)都能分泌乳汁，但它們在哺乳策略上表現(xiàn)出明顯的差異。有袋類動物的妊娠期短，胎兒通過胎盤獲得的能量有限，它們依靠在母親育兒袋中較長的哺乳期來獲取營養(yǎng)和生長：袋鼠的哺乳期約為300天，蜜袋鼯的哺乳期約為70-90天，而與蜜袋鼯體重相當?shù)拇笫蟮拿谌槠谥挥?/span>21天。真獸動物后代通過乳腺獲得高效能量傳遞，使其后代能夠在相對較短的時間內(nèi)完成發(fā)育，并獨立生存。然而，從有袋動物到真獸動物，哺乳動物高效產(chǎn)奶的建立機制仍不清楚。
小鼠的乳腺發(fā)育被精密調(diào)控，呈現(xiàn)動態(tài)循環(huán)，僅在泌乳期分泌乳汁。焦保衛(wèi)研究團隊發(fā)現(xiàn)，與胎盤哺乳動物不同的是，有袋類動物蜜袋鼯缺乏對乳汁分泌的精確調(diào)節(jié),其乳腺發(fā)育不存在動態(tài)循環(huán),即使在后代不需要乳汁的青春期也可以合成乳汁成分，能量浪費，泌乳調(diào)控能力低效。進一步探究發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)合蛋白FUS是這種低效率的部分原因。FUS蛋白的氨基酸序列在進化中缺失一段甘氨酸絲氨酸（GS）富集序列，使得真獸動物如小鼠和蝙蝠的FUS表達水平在泌乳期被顯著下調(diào)，從而促進乳汁分泌。而有袋類動物如蜜袋鼯，由于GS富集序列的保留，其FUS水平在乳腺發(fā)育各時期保持恒定，泌乳能力較低。在轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，通過在泌乳期特異上調(diào)FUS水平，研究團隊發(fā)現(xiàn)泌乳期過量FUS水平通過細胞周期相關(guān)蛋白而抑制乳腺上皮細胞分化，導(dǎo)致泌乳失敗和幼崽饑餓致死（圖1）。臨床上，FUS水平與哺乳期婦女的產(chǎn)奶量呈負相關(guān)。總的來說，這些發(fā)現(xiàn)揭示了FUS作為產(chǎn)奶量的負調(diào)節(jié)因子，為有袋動物到真獸哺乳動物的產(chǎn)奶效率的建立提供了調(diào)控機制。
2024年5月10日，該成果以“Fused in sarcoma (FUS) inhibits milk production efficiency in mammals”為題發(fā)表在Nature communications上，在線鏈接為：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48428-5。中國科學(xué)院昆明動物研究所博士生邵海莉和黃吉鵬，副研究員王慧為論文共同第一作者，焦保衛(wèi)研究員為論文通訊作者。該工作受到濰坊市人民醫(yī)院王國磊醫(yī)師與洛陽市婦幼保健院韓保衛(wèi)教授等的臨床樣本支持，并受到施鵬、蔣學(xué)龍、石磊、劉振、陳策實、盛能印等老師的幫助和建議。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、云南省基礎(chǔ)研究計劃項目、春城計劃、西部之光等項目的資助。
圖1 工作模型
滇公網(wǎng)安備 53010202000920號