神经系统是如何形成的一直是发育生物学研究的一个重要问题。在早期胚胎发育过程中，神经系统的形成需要一系列细胞与细胞之间的信号传递。主要依据非洲爪蟾的实验结果，Melton等提出了神经诱导的“缺省”模型，即原始神经组织的形成主要是在原肠期由背部定位的神经诱导因子(Chordin，Noggin和Follistatin)在细胞外拮抗外胚层中BMP信号而决定的。最近的研究表明，其中一些合子基因在晚期囊胚背部动物极细胞表达，可能与最早的神经组织特化有关。然而，这些早期的合子神经诱导因子是如何被上游信号调控的尚不明确。　　 在本研究中，我在非洲爪蟾中发现编码人类Norrie疾病的基因Norrin的同源基因，xNorrin，在爪蟾前部神经系统特化中起重要作用。爪蟾背部动物极的一部分细胞将发育成神经外胚层，而母源xNorrin mRNA正是富集在卵母细胞和早期胚胎的动物极半球。与此前的报道类似，xNorrin能够结合其特异性受体xFrizzled4和xLrp5/6激活经典Wnt信号通路，促进前部神经系统的形成。当xNorrin mRNA的翻译被抑制或者过表达其受体xFrizzled4以及xLrp5/6的显性负突变体时，原始神经外胚层的前体细胞(即BCNE中心)的标记基因Chordin，Noggin和Xnr3等的表达也被显著地抑制，导致这些发育到晚期的胚胎都不能形成完整的前部神经组织，但是它们都有较完整的躯干和后部体轴的发育。报告基因的结果也显示背部动物极母源xNorrin的翻译是该组织中Wnt信号通路激活不可缺少的。这些结果显示xNorrin是囊胚期BCNE中心以及前部神经系统形成所必需的。进一步的体内实验表明，xNorrin协同xFrizzled4及xLrp5/6只能在外胚层激活经典Wnt信号通路，而在内中胚层中这种活性则很低，提示除了其RNA定位在动物极细胞之外，还存在着另外一种分子机制将xNorrin的活性限制在背部外胚层。　　 此外，在外胚层中过量表达xNorrin可以激活神经标记基因的表达，更为重要的是这种激活并不依赖于经典Wnt信号通路，提示xNorrin还可能通过其它机制起作用。与合子神经诱导因子类似，体外实验显示xNorrin能够直接抑制BMP4的表皮诱导能力。进一步实验发现，xNorrin还能在外胚层中显著抑制ActivinB诱导的中胚层的发生。异位表达在植物极的xNorrin可以直接抑制中胚层标记基因的表达，提示xNorrin能够抑制内源性TGF-β信号从而限制中胚层的过度发育。这些结果较好地解释了xNorrin，xFrizzled4和xLrp5/6不能在腹部诱导第二体轴形成的现象。我们推测xNorrin这种既激活经典Wnt信号通路又能抑制TGF-β信号的作用方式可能与人类Norrie疾病的发生密切相关，除了Wnt信号之外，TGF-β信号转导失调可能也是人类Norrie疾病的致病的分子机理之一。　　 总之，我的实验结果表明母源xNorrin是一个具有双重功能的分子，不仅能激活经典Wnt信号还能抑制BMP信号，是原始神经外胚层形成即背部外胚层特化的充分和必要条件。同时，xNorrin可能通过抑制植物极的TGF-β信号而抑制中胚层诱导信号在外胚层的传递，从而确保了三胚层的正确形成。因此，xNorrin是一个在原始神经系统形成、中胚层诱导等胚胎图式形成中的重要因子。