探寻再生的奥秘,科学家对蝾螈基因组的研究有了新的突破

墨西哥蝾螈是科学家们特别感兴趣的一种蝾螈。在分子水平上,这种动物似乎有一个生命的“作弊密码”:它可以再生四肢和重要器官,研究人员迫切希望更好地了解这种能力,以便将其应用于医学。

现在,遗传学家们对墨西哥蝾螈的基因组有了更清晰的认识,并将这项研究发表在本周的《美国国家科学院院刊》上。

彻底了解一个基因结构需要很多时间,解密蝾螈的基因组尤其困难,人类基因组中负责制造蛋白质的部分可能跨越数百到数千个碱基对,而蝾螈则需要数十万个碱基对。然而,发表这项最新研究的同一团队于2019年公布了墨西哥蝾螈的完整基因组。

“我们使用了一些与我们早期的经典基因图谱技术相关的技术,”肯塔基大学的遗传学家,共同作者Jeramiah Smith在视频电话中说。“但这让我们能够将这些数以百万计的碱基对缝合到数十亿个代表染色体长度的碱基对支架上。”

墨西哥蝾螈是进化中的孤例子。其他蝾螈学会了如何在两栖上生活,而墨西哥蝾螈则一直呆在水里,而且在整个生命中基本上都停留在幼虫阶段。一个世纪前,研究人员发现,当给墨西哥蝾螈注射甲状腺素时,它们偶尔会发生变形,失去从头部伸出的蕨类植物般的腮和蝌蚪般的尾鳍。

最近的论文专门研究了基因组如何在分子水平上在动物体内折叠,以及调节基因的DNA序列与基因转录开始的位置之间的关系。当你考虑到折叠的规模和紧凑程度时,这是非常了不起的,人类的DNA链在拉伸时大约有6英尺长,但墨西哥蝾螈的DNA链超过30英尺。所有的遗传物质都被隔离在比普通人类小200倍的动物细胞中——这是一个令人难以置信的高效打包的例子,而且都是在微观尺度上。

维也纳生物中心(Vienna bicenter)分子病理学研究所(Institute of Molecular Pathology)的生物化学家艾莉·田中(Elly Tanaka)在电子邮件中说,“这项工作已经让已测序的蝾螈基因组DNA片段按照正确的顺序排列,因为它们在染色体上,”田中也从事蝾螈遗传学研究,但与这项研究无关。“这很重要,因为在所有有椎骨的动物中,基因的开启和关闭是由控制序列决定的,而这些控制序列实际上与基因本身相差很远。”她补充说,这项研究对于观察人类是否能够激活再生能力非常重要。

这些基因是如何折叠的,对于弄清楚蝾螈是如何生长其最初的片段,以及当其中任何一个部分需要替换时,哪些序列被启动到第二轮至关重要。为了找出不同DNA链的位置,研究小组在动物荧光中制造了不同的蛋白质,突出了感兴趣的位点。

“再生肢体涉及很多细节,”Smith说。“我们现在不仅认为基因组是线性结构,而且还认为它具有更高阶的3D结构。”

目前野生的墨西哥蝾螈数量也在减少,它们只生活在墨西哥城的Xochimilco湖及其周围水域。“它们在原生栖息地濒临灭绝,”Smith说。“我们应该考虑到,这是一个真实存在的物种,生活在一个真实的栖息地。”

保护和基因研究显然不是对立的,但如果我们想继续了解这个物种的超能力并最终从中受益,我们就应该确保野生种群继续生存和繁荣。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/shengwu/1222.html