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俗称“九头蛇”的水螅为啥只长一个头?
发布时间:2019-01-22]  阅读次数:719次

来源:分析测试百科网

  研究发表在Nature Communications,这种发育对抗在水螅和人类进化过程中都是保守的,因此Sp5可能是抑制人类肿瘤的潜力候选者。

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(多头水螅)

  淡水水螅(Hydra)能够再生身体任何部位,重建整个个体。小水螅有两个发育组织中心,一个位于头部,一个位于底部。头部组织器的作用是激活,底部是抑制防止形成多余的头。日内瓦大学的研究人员发现了抑制器的一个关键蛋白Sp5,并破译了两种对抗性活动之间的对话。研究发表在Nature Communications,这种发育对抗在水螅和人类进化过程中都是保守的,因此Sp5可能是抑制人类肿瘤的潜力候选者。

  水螅有着惊人的再生能力,通常被认为是不朽的。近300年前,日内瓦的博物学家Abraham Trembley发现了这种生物。虽然它只有大约1厘米长,但是它体内任意由几千个细胞组成的身体碎片都能使整个动物再生。“头的再生依赖于将被砍的部位转化为一种名叫头部组织中心(head organizing centre)的组织,这种组织具有发育特征,并且像建筑师一样,指导未来头部建设。”

  阴阳对话形成

  主组织者进行两个相反的活动,一个是激活,一个是抑制。第一种诱导干细胞分化为专门的头部细胞,活化剂是一种名叫Wnt3的生长因子,其作用允许启动一个3D细胞分化程序。在没有Wnt3的情况下,头部再生程序无法继续。抑制剂生产受活化剂控制,可以阻止多头形成。生物学说:“两种对立的活动建立了对话,但我们既不知道抑制剂的身份,也不知道这种对话的天然属性。”

  根据德国研究小组对真涡虫的研究结果,生物学家开发了一种基因筛选策略来鉴定这种抑制剂。“我们从124种符合特定标准的候选者开始,挑选出编码Sp5蛋白质的基因,”遗传和进化系研究员、本文第一作者Matthias Vogg说。

  科学家随后证明,Sp5与编码Wnt3的基因调节区结合,阻断了Wnt3表达,从而抑制头部形成。

  淡水水螅的七个头

  “我们量化了编码Wnt3和Sp5的基因在完整或截肢水螅体内不同部位的表达情况,发现二者的活动是根据每个基因表达的位置和数量建立的,”Brigitte Galliot指出。因此,在完整的动物中,生长因子Wnt3主要存在于头部,而Sp5主要在周边区域活动,以防其他头出现。

  当研究人员阻断Sp5表达后,水螅(完整的或再生的)发展出了多个头部,具有完美的所有功能,它们的触角附着在食物上,引导食物进入口腔。“我们还在完全分离出来的水螅肉细胞上复制了这些结果,多头水螅在4-5天内即可完全重新形成,”Matthias Vogg解释。

  在人类中,Wnt3激活的信号通路主要存在于胚胎发育期间,以及不同类型的成人肿瘤。如果证明Sp5在我们物种中的作用,那么这种蛋白可能是针对利用Wnt3途径进行增殖的癌细胞的候选治疗方法。



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