@ 2019.01.21 , 16:00

巨型“九头怪”诞生了

水螅是一种淡水动物,它能够从身体最细小的部分再生出一个完整的动物,包括一只脚,一个细长的身体和一个带触须的头。但只要稍稍改变基因,研究人员就能够培育出一种巨大的水螅体,它全身能够长出6-9个发育健全的头部,就好比是古希腊神话中的九头怪。

研究人员首次发现了控制水螅头部再生的方法,这些发现可以提供从人类发育研究到癌症研究的许多信息。

水螅虽然是一种简单生物,但它身体器官的再生却非同小可。随着每次再生,它都必须重组身体部位,保证只有一个头在顶部,一只脚在底部。研究人员已经找到了解开这个谜团的部分线索,他们发现Wnt3基因对促进头部生长至关重要,而且其中一定存在某种抑制作用,否则水螅的头就会长的满身就是。研究人员还发现一种叫连环蛋白(beta-catenin)的特殊受体和基因激活剂能够被Wnt3激活,从而启动头部生长过程。

日内瓦大学的遗传进化学教授Brigitte Galliot表示,一定有某种东西阻止水螅的头一个接着一个生长。Galliot和她的同事们从水螅的近亲真涡虫着手,在真涡虫的基因组中,他们发现当连环蛋白的信号被阻断时,有440个基因会变得较为迟钝,这为寻找生长周期中的其他基因提供了起点。其中有124个基因在水螅的基因组中同样存在。

这些基因中,研究人员发现只有5个基因在水螅的管状体顶部最活跃的,在底部最迟钝,这意味着它们必须是头部生长的特异性基因。研究人员发现这五种基因中有三种基因在再生过程中会变得越来越活跃,Wnt3、Wnt5和Sp5基因。

研究团队已经发现Wnt3和Wnt5会启动头部生长过程,他们现在更加关注Sp5基因。研究人员很快发现连环蛋白会促进Sp5的活性,同时Sp5也通过抑制Wnt3来抑制连环蛋白信号。

虽然听起来可能有点奇怪,但研究人员正在寻找一种化合物来阻断失控的反馈回路。为了检验工作,研究人员培育了许多没有Sp5基因的水螅体。Galliot在接受Live Science采访时表示:“这些没有Sp5基因的水螅体百分之百会出现异位的头部,这真的很神奇。”

Galliot表示,当水螅需要生长出一个新的头部时,它就会释放出附着在连环蛋白上的Wnt3,同时激活更多包括Wnt3和Sp5在内的一系列基因。如果没有Sp5基因,Wnt3就会继续循环,水螅身上就会不断再生长出许多头部,它们包含完整的神经系统、触手和嘴。

事实证明,Wnt3不仅仅存在于扁形虫、水螅和其他简单的再生动物体内,包括人类在内的哺乳动物也是如此。这种基因似乎会影响胚胎发育,这意味着研究Wnt3的功能可以帮助科学家了解是什么控制着早期人类的发育。Galliot表示,Wnt3也是某些癌症的关键驱动因素,而Sp5的操纵可能会阻止这类癌症的扩散,水螅布满触须的脑袋正为这种医学研究指明了方向。

本文译自 livescience,由译者 镜子大王 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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