牛津大學(xué)出版社發(fā)表在Genome Biology and Evolution 上的一篇新論文首次描繪了九頭蛇是一群小型水生動(dòng)物如何通過(guò)改變基因調(diào)控方式來(lái)再生自己的頭部，稱(chēng)為表觀遺傳學(xué)。
Hydra屬于由大約 10,000 種動(dòng)物組成的動(dòng)物群，分為兩大類(lèi)：Anthozoa(由?？?、珊瑚和海筆組成)和 Meduzoa(海蜂、水母和水螅)。生活在溫帶和熱帶地區(qū)的九頭蛇通常被認(rèn)為是生物上不朽的;Hydra干細(xì)胞具有無(wú)限自我更新的能力。
全身再生發(fā)生在少數(shù)動(dòng)物物種中。驅(qū)動(dòng)再生的基因和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在多大程度上因物種而異，這在很大程度上仍未得到探索?？茖W(xué)家們?nèi)匀徊涣私怛?qū)動(dòng)九頭蛇頭部再生的機(jī)制。先前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種發(fā)育途徑調(diào)控的證據(jù)。研究人員發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)與頭部再生相關(guān)的基因。
為了了解控制九頭蛇頭部再生的基本原理，研究人員首先確定了 27,137 種元素，這些元素在生物體或再生組織的一個(gè)或多個(gè)部分中具有活性。研究人員使用組蛋白修飾 ChIP-seq(一種用于分析蛋白質(zhì)如何與 DNA 相互作用的方法)分別鑒定了 9998 個(gè)候選近端啟動(dòng)子和 3018 個(gè)候選增強(qiáng)子樣區(qū)域。他們的研究表明，這些調(diào)控元件的一個(gè)子集在頭部再生過(guò)程中被重塑，并確定了一組在頭部再生過(guò)程中激活的區(qū)域中富集的轉(zhuǎn)錄因子基序。這些豐富的基序包括發(fā)育轉(zhuǎn)錄因子。
這項(xiàng)工作首次確定了在Hydra頭部再生過(guò)程中發(fā)生變化的基因組的特定候選調(diào)控元件，這些元件決定了生物體如何根據(jù)需要打開(kāi)或關(guān)閉基因來(lái)發(fā)育。“這項(xiàng)工作的一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn)是，Hydra的頭部再生和萌芽程序完全不同，”該論文的主要作者 Aide Macias-Muñoz 說(shuō)。“即使結(jié)果相同(Hydra頭)，基因表達(dá)在再生過(guò)程中的變化更大。伴隨動(dòng)態(tài)基因表達(dá)的是在發(fā)育轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的動(dòng)態(tài)染色質(zhì)重塑。這些發(fā)現(xiàn)表明，在刺胞動(dòng)物和雙側(cè)線(xiàn)蟲(chóng)分裂之前就存在復(fù)雜的發(fā)育增強(qiáng)劑。”
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