九頭蛇動物如何再生自己的頭

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物如何通過改變基因調(diào)控方式來再生自己的頭部，稱為表觀遺傳學(xué)。

Hydra屬于由大約 10,000 種動物組成的動物群，分為兩大類：Anthozoa(由?？⑸汉骱秃９P組成)和 Meduzoa(海蜂、水母和水螅)。生活在溫帶和熱帶地區(qū)的九頭蛇通常被認為是生物上不朽的;Hydra干細胞具有無限自我更新的能力。

全身再生發(fā)生在少數(shù)動物物種中。驅(qū)動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)動九頭蛇頭部再生的機制。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或多個部分中具有活性。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 個候選近端啟動子和 3018 個候選增強子樣區(qū)域。他們的研究表明，這些調(diào)控元件的一個子集在頭部再生過程中被重塑，并確定了一組在頭部再生過程中激活的區(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。

這項工作首次確定了在Hydra頭部再生過程中發(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)需要打開或關(guān)閉基因來發(fā)育。“這項工作的一個令人興奮的發(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。“即使結(jié)果相同(Hydra頭)，基因表達在再生過程中的變化更大。伴隨動態(tài)基因表達的是在發(fā)育轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點的動態(tài)染色質(zhì)重塑。這些發(fā)現(xiàn)表明，在刺胞動物和雙側(cè)線蟲分裂之前就存在復(fù)雜的發(fā)育增強劑。”

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