壮举！Science发现控制全身再生过程的基因开关

　　

生物通报道：当谈到再生时，我们都会想到一些动物令人惊讶的再生能力，比如从蝾螈身上割下腿，它还能重新长出来。当受到威胁时，壁虎会让它们的尾巴断落，分散注意力，以后再重新生长。甚至还有一些动物，如涡虫水母可以在被切成两段的时候还可以再生出整个身体。

为什么这些动物似乎可以永远不死呢？其中的分子机制是什么呢？

来自麻省理工学院的进化发育生物学家Mansi Srivastava研究组近期发现了大量调控全身再生基因的DNA开关，这一重要发现公布在3月15日的Science杂志上。

主控基因EGR

他们采用的是three-banded panther worms，一种研究再生的模式动物，研究发现一段非编码DNA可以调控一种被称为早期生长反应（early growth response，EGR）的“主控基因”，一旦EGR被激活，就可以调控其它基因，打开或关闭许多生理过程。

Srivastava表示，“观察自然界经常会提出这样一个问题，那就是为什么壁虎能做到，为什么我们不能？有许多物种可以再生，也有许多物种不能再生，事实证明，如果你比较所有动物的基因组，就会发现我们大多数的基因其实都差不多，因此我们认为这其中的答案可能并不是说某些基因是否存在，而是它们如何连接在一起的，也就是答案来自于基因组的非编码部分。”

“要使这个过程起作用，细胞中的DNA通常需要被紧密折叠和压实，”文章的另外一位作者，Andrew Gehrke说，“基因组中许多包装非常紧密的区域实际上变得可以更开放，因为那里有监管开关，打开或关闭基因。因此，本文的一个重要发现就是基因组实际上处于一种非常动态的状态中，在再生过程中真正发生变化的是不同的区域。”

新一代再生研究模式动物

为了清楚的了解这个过程，Gehrke和Srivastava必须重新组装动物的序列，这个过程并不简单。

“这也是本文的重要组成部分，我们发布了这个物种的基因组，这很重要，因为这是这个门被测序的第一个物种，”Srivastava说。

“以前关于其他物种的研究有助于我们学习很多有关再生的知识，”她说，“但是我们为什么要挑选它来作为研究对象的，原因之一是这些动物处于一个非常重要的系统发育位置，它们与其他动物的关系能帮助我们提出一些与进化有关的观点。”

“另一个原因是它们确实很适用于实验，几年前博后阶段，我从百慕大找到了这些虫子，把它们带回了实验室，事实证明它们比其它系统更适用于一些研究工具。”

最终，Gehrke确定了多达18,000个变化区域，研究证明EGR就像一个再生的电源开关——一旦打开，就可以激发其它生理过程，没有它，就没有任何反应。

而且，研究人员也证明其它物种，包括人类中也存在主控基因EGR和其它下游打开或关闭的基因。

为何人类不能再生？

“但问题是：如果人类可以打开EGR，而且不仅能打开它，还可以在细胞受损时打开它，那么为何我们不能再生呢？”Srivastava说，“答案可能在于，如果EGR是电源开关，我们认为人体的接线是不同的。人体细胞中EGR信号指令指向的方向与three-banded panther worm不同。我们这项研究找到了一种弄清楚这种连接的方法，因此我们想要找到这种连接，然后将其应用于其它动物，比如其它只能进行有限再生的脊椎动物。”

Srivastava和Gehrke说，我们希望能了解整个基因组动态，了解EGR和其它基因激活再生过程的精确方式，而且这些研究不仅强调了理解基因组的价值，还强调了解所有基因组，非编码以及编码部分的重要性。

“我认为我们只是触及了表面，”Gehrke说，“我们已经研究了这些开关中的一些，但是基因组如何在更大范围内进行交流呢？不仅仅是如何打开和关闭碎片基因，而是所有的这一切对于打开和关闭基因都很重要，因此我认为这种监管性质有多层次。”

（生物通：万纹）

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