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Science:新研究揭示三斑黑豹蠕虫全身再生的基因开关

来源:本站原创 2019-03-31 17:22

2019年3月31日讯/生物谷BIOON/---当谈到再生时,一些动物能够获得惊人的壮举---如果你把蝾螈的腿切下来,它就会重新长出来。当受到威胁时,一些壁虎会丢掉它们的尾巴来脱身,然后重长出尾巴。其他的动物更进一步。真涡虫、水母和海葵当被切割两半后能够再生出整个身体。

在一项新的研究中,来自美国加州大学伯克利分校、加州大学旧金山分校、哈佛大学和麻省理工学院的研究人员揭示了动物如何实现这一壮举,并发现一些似乎控制用于全身再生的基因的DNA开关。相关研究结果发表在2019年3月15日的Science期刊上,论文标题为“Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration”。论文通讯作者为哈佛大学有机与进化生物学助理教授Mansi Srivastava。论文第一作者为Srivastava实验室博士后研究员Andrew Gehrke。

通过使用三斑黑豹蠕虫(three-banded panther worm)来测试这个再生过程,Srivastava、Gehrke及其团队发现一段非编码DNA控制一个称为EGR的“主控制基因”的激活。一旦受到激活,EGR通过开启或关闭其他基因来控制许多其他过程。

Gehrke说,“我们发现这个基因在活性状态下......正在激活在再生期间应开启的基因。基本上,正在发生的事情是非编码区域告诉编码区域开启或关闭,因此一种考虑它的好方法就是它们像开关那样起作用。”

Gehrke说,若要让这个再生过程起作用,蠕虫细胞中的正常情形下被紧密折叠和压缩在一起的DNA必须发生变化,从而让新的区域便于激活。

但是要理解这种蠕虫基因组的动态变化,这些研究人员必须首先将它的基因组序列组装在一起。为此,在这项研究中,他们首次发布了这种蠕虫的基因组,这是比较重要的,毕竟这是这个动物门的首个物种的完整基因组被测序。

通过使用多种工具来研究这种蠕虫的基因组在再生期间发生的动态变化,他们能够鉴定出多达1.8万个基因组区域发生变化。

这些结果表明在这种蠕虫的再生中,EGR就像一个电源开关,一旦它被开启,其他的过程就会发生,但是缺乏它,什么也不会发生。

Srivastava说,“我们能够降低这个基因的活性,我们发现如果缺乏EGR,什么也不会发生。这种蠕虫就不会再生。所有的下游基因就不会开启,因此其他的开关也不会起作用,基本上就是整个房子都变黑了。”

虽然这项研究揭示了关于这种再生过程在这种蠕虫体内如何运作的新信息,但是它也可能有助于解释为什么它在人类身上不起作用。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Andrew R. Gehrke et al. Acoel genome reveals the regulatory landscape of whole-body regeneration. Science, 2019, doi:10.1126/science.aau6173.

Michael Alonge et al. A master regulator of regeneration. Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw6258.
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