Nature子刊：七鳃鳗基因组测序完成

　　

生物通报道：七鳃鳗sea lamprey是一种有脊椎的鱼，是古代脊椎动物的代表，其分支约形成于五亿年前。现在，科学家们首次对七鳃鳗进行了全基因组测序，并将结果发表在Nature旗下的Nature Genetics杂志上。海洋生物实学验室MBL的研究人员发现，七鳃鳗基因组中存在一些与人类神经障碍有关的基因，包括阿尔茨海默症、帕金森症和脊髓损伤。

“这意味着七鳃鳗可以作为理想的分子模型，推动我们对人类神经退行性疾病和神经障碍致病机制的理解，” MBL的Jennifer Morgan说。她研究的最终目的是，确定脊髓受损时出现的问题，并想办法校正相关缺陷，使神经系统重获正常功能。

与人类不同，七鳃鳗神经系统的再生能力特别强。即使切断七鳃鳗的脊髓，其受损神经细胞仍然能够再生，在10至12周内七鳃鳗就重获游泳能力。

自2009年以来，Morgan及其同事就在研究七鳃鳗脊髓受伤后的恢复过程。七鳃鳗大脑和脊髓中的神经元较大，而且都已被鉴定过了，这也使七鳃鳗成为在单细胞水平上研究再生的理想模型。

MBL研究团队与密歇根州立大学Weiming Li和肯塔基大学Jeramiah Smith领导的59位研究人员合作，在Illumina和罗氏454平台上完成了七鳃鳗的首次全基因组测序，并进行了高质量装配。七鳃鳗测序并不容易，因为其基因组中含有大量的重复片段，GC含量也很高，此外七鳃鳗也没有什么已测序的近亲可供参考。

与人类不同的是七鳃鳗没有髓鞘，髓鞘包围着神经元能够更快的传导神经冲动。然而，研究人员发现，一些通常在髓鞘中表达的基因也在七鳃鳗中得以表达。当人体脊髓受到损伤后，髓鞘相关分子会抑制神经再生。“许多脊髓受损研究的焦点，都是中和这些抑制性的分子，” Morgan说。

“这就出现了一个有趣的问题，” Morgan说。“这些髓鞘相关基因在不含髓鞘的动物中有什么用呢，更何况这种动物的再生能力还很强。这一发现，引发了一系列吸引人的问题。”对这些基因进行研究，可以帮助人们理解为何人类在很久以前丧失了神经再生能力，以便寻找重获这一能力的途径。

现在Morgan及其同事正致力于分析，在七鳃鳗脊髓受伤后的再生过程中，哪些基因得以表达以及这些基因何时表达。这类研究将大大加速阿尔茨海默症、帕金森症和脊髓损伤的药物研发，而七鳃鳗的全基因组测序为此提供了宝贵信息。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Sequencing of the sea lamprey (Petromyzon marinus) genome provides insights into vertebrate evolution

Lampreys are representatives of an ancient vertebrate lineage that diverged from our own ~500 million years ago. By virtue of this deeply shared ancestry, the sea lamprey (P. marinus) genome is uniquely poised to provide insight into the ancestry of vertebrate genomes and the underlying principles of vertebrate biology. Here, we present the first lamprey whole-genome sequence and assembly. We note challenges faced owing to its high content of repetitive elements and GC bases, as well as the absence of broad-scale sequence information from closely related species. Analyses of the assembly indicate that two whole-genome duplications likely occurred before the divergence of ancestral lamprey and gnathostome lineages. Moreover, the results help define key evolutionary events within vertebrate lineages, including the origin of myelin-associated proteins and the development of appendages. The lamprey genome provides an important resource for reconstructing vertebrate origins and the evolutionary events that have shaped the genomes of extant organisms.