這種“永生”生物為何有砍不完的頭？科學家通過基因解密

牛津大學出版社出版的《基因組生物學與進化》中的一篇新論文首次描繪了水螅（Hydra）如何通過改變其基因的調節(jié)方式來再生自己的頭。

水螅屬于由大約10,000個生物細胞組成的動物群體，分為兩個主要群體：Anthozoa（包括海葵、珊瑚和海筆）和Medusozoa（海蜂、水母和水螅）。生活在溫帶和熱帶地區(qū)的水螅通常被認為是永生的，因為它的干細胞具有無限的自我再生能力。

全身再生發(fā)生在少數動物物種中。驅動再生的基因和基因調控網絡在很大程度上因物種而異。此前，科學家們還不了解驅動水螅頭部再生的機制，但以前的研究發(fā)現了由多種發(fā)育途徑調節(jié)的證據。現在，研究人員發(fā)現了幾個與頭部再生有關的基因。

為了了解控制水螅頭部再生的基本原理，研究人員首先確定了27137個元素，這些元素在生物體身體或再生組織的一個或多個部分中活躍。研究人員使用組蛋白修飾ChIP-seq（一種用于分析蛋白質如何與DNA相互作用的方法）分別確定了9998個候選啟動子和3018個候選增強子樣區(qū)域。他們的研究表明，這些調控元素的一個子集在頭部再生過程中被重塑，還確定了一組在頭部再生過程中被激活的區(qū)域富集的轉錄因子圖案。這些富集的圖案包括發(fā)育性轉錄因子。

這項工作首次確定了水螅頭部再生過程中發(fā)生變化的基因組特定候選調控元素，而這些元素決定了生物體如何根據需要打開或關閉基因而發(fā)展。

“這項工作一個令人興奮的發(fā)現是，水螅的頭部再生和出芽程序是相當不同的，”這項研究的論文第一作者Aide Macias-Muñoz指出，“盡管結果是一樣的，但在再生過程中基因表達的變化要大得多。伴隨著動態(tài)的基因表達，在發(fā)育轉錄因子結合的部位出現了動態(tài)的染色質重塑。這些發(fā)現表明，復雜的發(fā)育增強器在脊索動物和雙殼動物分裂之前就存在了。”

該研究論文題為"Coordinated gene expression and chromatin regulation during Hydra head regeneration"，已發(fā)表在《基因組生物學與進化》期刊上。

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參考資料：https://academic.oup.com/gbe/article/13/12/evab221/6455029

標簽： 水螅 基因