真涡虫的再生的关键分子机制

淡水涡虫是扁虫已成为一个关键模型研究再生和干细胞可以再生身体的任何部分,甚至头部。但是,动物如何知道什么是身体的一部分,失踪,什么样的组织需要重新生成?

部门的研究人员遗传学、微生物学和统计巴塞罗那和大学的生物医学研究所的乌兰巴托(教委)研究了这些动物的再生过程,确定如何调制的细胞间信号通路Wnt修改染色质,遗传物质的细胞的细胞核。截肢后几个小时,这种机制可以让伤口干细胞知道新组织的命运。

这项研究发表在《华尔街日报》自然通讯,涉及到人员的安达卢西亚人的发育生物学中心(CABD),塞维利亚的巴勃罗·德·Olavide大学和东安格利亚大学(英国诺里奇)。

基因组研究

真涡虫的难以置信的可塑性发生由于人口的多能成体干细胞的存在,neoblasts,生殖能力的生物体的任何类型的细胞。截肢之后,当新的组织再生,有一个窗口的时间为这些多能细胞,一切皆有可能,根据信号的细胞得到减少发生,这些细胞的目的地是决定。在这个过程的第一个步骤是指定轴,如前后的轴,它定义了脑袋和尾巴的位置。

理解这种现象发生,研究人员进行了基因组研究的细胞伤口附近发生截肢后的头和尾巴。使用ATAC-seq Chip-seq技术,研究人员能够分析的基因组区域访问或无法在这些组织在给定的时间,在这种情况下,截肢后12小时。“只有开放地区访问的转录因子,负责基因的表达。因此,这些研究让我们知道哪些基因被激活在伤口细胞后12小时,如果他们之间不同的前部和后部涡虫的一部分”,说Teresa Adell讲师生物学和学院研究的协调员。

Wnt通路的抑制或激活再生头或尾巴

研究结果表明,截肢后12小时,染色质——细胞内细胞核的遗传物质集合——改变构象取决于细胞在伤口附近检测到他们需要再生一头或尾巴。此外,他们表明染色质结构的变化,调节细胞的基因表达,取决于细胞信号通路- Wnt通路被激活。“如果需要头部,Wnt通路受到抑制;如果需要尾巴,它被激活。此外,这种改变染色质结构发生12小时后切割;新组织尚未建立,但细胞已经知道何去何从”,研究人员指出。

与其他生物之间的相似和差异之处

理解这真涡虫的再生是重要的对于理解这个过程在其他生物,由于分子机制,允许正确的器官和组织再生的进化,即他们在所有的动物非常相似。从这个意义上说,先前的研究已经表明,Wnt通路的规定负责指定前后的轴在许多生物体,包括哺乳动物,在胚胎发育和成年动物的再生。“我们的研究揭示了真涡虫的机制是这样,而且在其他动物:Wnt通路指定哪些基因表达,因此,细胞的目的地,因为他们从第一时刻调节染色质构象再生”,特蕾莎修女Adell指出。

此外,这项研究的结果也强调与其他动物的区别。“我们的研究证明,生物塑料如真涡虫的高度活跃的细胞间信号通路,好像他们是胚胎,这意味着任何上下文的变化可以改变细胞的命运。这是不同于哺乳动物,例如,细胞可塑性受到更多限制”,研究人员说。

细胞重编程的风险

在人类和未来可能的生物影响的基础研究,研究人员强调,影响“概念不是直接的,而是”:“在这项研究中,我们表明,再生能力与细胞重新编程的能力改变自己的命运。因此,一个策略来改善人类的再生能力可能是引起细胞重编程”,特蕾莎修女Adell说。

在任何情况下,研究者对这一战略持谨慎态度,警告说,它可能有不良影响,如肿瘤转变。”在动物模型中,再生,它已经表明,必须激活再生的信号,如Wnt通路,也那些促进肿瘤过程被激活时错误。通常情况下,没有什么是绝对的好或坏,这取决于我们发现自己的背景”,她总结说。

参考:Pascual-Carreras E, Marin-Barba M, Castillo-Lara年代,et al。Wnt /β-catenin信号需要pole-specific染色质重塑真涡虫的再生。Nat Commun。2023;14 (1):298。doi:10.1038 / s41467 - 023 - 35937 - y

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