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          生物資訊

          Science:古老基因助蠕蟲具超強(qiáng)再生能力

          作者:常麗君 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào) 發(fā)布時(shí)間: 2011-05-23 08:26  瀏覽次數(shù):
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          蠕蟲具有驚人的再生能力,整個(gè)身體都能再生。無(wú)論失去任何細(xì)胞或組織——肌肉、神經(jīng)、表皮、眼睛,甚至大腦,都能再長(zhǎng)出來(lái)。切掉它們的頭也能再生,如果從中間切斷,會(huì)長(zhǎng)成兩條。這一現(xiàn)象長(zhǎng)期吸引著人們的極大興趣。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月17日?qǐng)?bào)道,美國(guó)西北大學(xué)和麻省理工大學(xué)研究人員合作研究發(fā)現(xiàn),一種迄今甚少研究的古老基因正是決定蠕蟲超強(qiáng)再生能力的關(guān)鍵,該發(fā)現(xiàn)對(duì)研究組織再生、人體修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)都具有重要意義。相關(guān)研究發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》雜志上。

           

          這種基因名為“背板”(notum),在再生過(guò)程中起著決定作用。由這種基因合成的蛋白質(zhì)決定了在被切斷的位置上,再生出來(lái)的是蠕蟲的頭部還是尾巴。如果背板基因失去活性,蠕蟲將會(huì)在頭部長(zhǎng)出尾巴,成為“兩尾動(dòng)物”。

          西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院分子生物學(xué)副教授克里斯蒂安·彼得森與麻省理工大學(xué)和懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所的生物學(xué)副教授彼得·雷迪恩合作,對(duì)一種名為真渦蟲的扁形蟲進(jìn)行了研究。真渦蟲的超強(qiáng)再生能力依賴于一群成體干細(xì)胞,研究它們?cè)鯓又匦麻L(zhǎng)出失去的身體部分,能幫助掌握這種干細(xì)胞調(diào)控組織修復(fù)的天然分子過(guò)程,以便能用于高等動(dòng)物。

          Wnt信號(hào)通路

          他們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),背板基因控制著Wnt信號(hào)的生化路線。Wnt路徑存在于所有動(dòng)物中,控制著多種發(fā)育過(guò)程和疾病,包括組織修復(fù)和癌癥。彼得森解釋說(shuō),再生動(dòng)物必須有一套健全穩(wěn)定的指令系統(tǒng),才能再生出正確的組織結(jié)構(gòu)。這需要利用一種指示信號(hào),來(lái)指出與傷口相關(guān)的坐標(biāo)方向,才能再生出所需要的部分。背板基因與Wnt路徑相互作用,形成了真渦蟲的再生指令系統(tǒng)。

          當(dāng)真渦蟲的頭或尾被切除后,Wnt信號(hào)路徑被激活,被激活的路徑只在朝向頭部傷口的位置開(kāi)啟背板基因,通過(guò)一個(gè)反饋回路,背板基因反過(guò)來(lái)使Wnt活性程度進(jìn)一步降低到一定程度直到頭部再生成功;在朝向尾巴的傷口,背板基因的活躍程度,只能促進(jìn)尾部再生。蠕蟲再生出頭或尾需要約一周時(shí)間。

          研究人員指出,背板基因和Wnt信號(hào)路徑在進(jìn)化過(guò)程中都非常古老,且背板基因在從海葵到果蠅甚至人類等生物中廣泛存在,只是其作用很少有人知道。真渦蟲中背板基因與Wnt信號(hào)路徑相互作用的現(xiàn)象可能在其他生物中也廣泛存在,Wnt信號(hào)路徑在組織修復(fù)過(guò)程中的作用已被廣泛研究,而背板基因可能發(fā)揮著核心作用。

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