當談到再生時，我們都會想到一些動物令人驚訝的再生能力，比如從蠑螈身上割下腿，它還能重新長出來。當受到威脅時，壁虎會讓它們的尾巴斷落，分散注意力，以后再重新生長。甚至還有一些動物，如渦蟲水母可以在被切成兩段的時候還可以再生出整個身體。

為什么這些動物似乎可以永遠不死呢？其中的分子機制是什么呢？

來自麻省理工學院的進化發(fā)育生物學家Mansi Srivastava研究組近期發(fā)現(xiàn)了大量調(diào)控全身再生基因的DNA開關，這一重要發(fā)現(xiàn)公布在3月15日的Science雜志上。

主控基因EGR

他們采用的是three-banded panther worms，一種研究再生的模式動物，研究發(fā)現(xiàn)一段非編碼DNA可以調(diào)控一種被稱為早期生長反應（early growth response，EGR）的“主控基因”，一旦EGR被激活，就可以調(diào)控其它基因，打開或關閉許多生理過程。

Srivastava表示，“觀察自然界經(jīng)常會提出這樣一個問題，那就是為什么壁虎能做到，為什么我們不能？有許多物種可以再生，也有許多物種不能再生，事實證明，如果你比較所有動物的基因組，就會發(fā)現(xiàn)我們大多數(shù)的基因其實都差不多，因此我們認為這其中的答案可能并不是說某些基因是否存在，而是它們?nèi)绾芜B接在一起的，也就是答案來自于基因組的非編碼部分?！?/strong>

“要使這個過程起作用，細胞中的DNA通常需要被緊密折疊和壓實，”文章的另外一位作者，Andrew Gehrke說，“基因組中許多包裝非常緊密的區(qū)域?qū)嶋H上變得可以更開放，因為那里有監(jiān)管開關，打開或關閉基因。因此，本文的一個重要發(fā)現(xiàn)就是基因組實際上處于一種非常動態(tài)的狀態(tài)中，在再生過程中真正發(fā)生變化的是不同的區(qū)域?！?/p>

新一代再生研究模式動物

為了清楚的了解這個過程，Gehrke和Srivastava必須重新組裝動物的序列，這個過程并不簡單。

“這也是本文的重要組成部分，我們發(fā)布了這個物種的基因組，這很重要，因為這是這個門被測序的第一個物種，”Srivastava說。

“以前關于其他物種的研究有助于我們學習很多有關再生的知識，”她說，“但是我們?yōu)槭裁匆暨x它來作為研究對象的，原因之一是這些動物處于一個非常重要的系統(tǒng)發(fā)育位置，它們與其他動物的關系能幫助我們提出一些與進化有關的觀點?！?/p>

“另一個原因是它們確實很適用于實驗，幾年前博后階段，我從百慕大找到了這些蟲子，把它們帶回了實驗室，事實證明它們比其它系統(tǒng)更適用于一些研究工具?！?/p>

最終，Gehrke確定了多達18,000個變化區(qū)域，研究證明EGR就像一個再生的電源開關——一旦打開，就可以激發(fā)其它生理過程，沒有它，就沒有任何反應。

而且，研究人員也證明其它物種，包括人類中也存在主控基因EGR和其它下游打開或關閉的基因。

為何人類不能再生？

“但問題是：如果人類可以打開EGR，而且不僅能打開它，還可以在細胞受損時打開它，那么為何我們不能再生呢？”Srivastava說，“答案可能在于，如果EGR是電源開關，我們認為人體的接線是不同的。人體細胞中EGR信號指令指向的方向與three-banded panther worm不同。我們這項研究找到了一種弄清楚這種連接的方法，因此我們想要找到這種連接，然后將其應用于其它動物，比如其它只能進行有限再生的脊椎動物?！?/p>

Srivastava和Gehrke說，我們希望能了解整個基因組動態(tài)，了解EGR和其它基因激活再生過程的精確方式，而且這些研究不僅強調(diào)了理解基因組的價值，還強調(diào)了解所有基因組，非編碼以及編碼部分的重要性。

“我認為我們只是觸及了表面，”Gehrke說，“我們已經(jīng)研究了這些開關中的一些，但是基因組如何在更大范圍內(nèi)進行交流呢？不僅僅是如何打開和關閉碎片基因，而是所有的這一切對于打開和關閉基因都很重要，因此我認為這種監(jiān)管性質(zhì)有多層次?！?/p>

來源：生物通