一部の動物は、再生に関して驚くべきことを行うことができます。 サンショウウオの足を切ると、再び成長します。 ヤモリは脅迫されているように感じ、尾を落とし、捕食者をそらし、後で再び成長させます。
他の動物では、再生プロセスはさらに進みます。 プラナリア、クラゲ、イソギンチャクは、細かく刻むことで体を修復できます。ハーバード大学の進化生物学部の教授であるマンシ・シュリバスタヴァが率いる科学者グループは、動物がそれをどのように行うかを明らかにし、その過程で、完全な体再生のために遺伝子を制御しているように見える一連のDNAスイッチを研究しています。
Hofstenia miamia 、Srivastava、および彼女の研究室で働いているポスドクのAndrew Gerkeの腸の乱れを使用して、彼らは初期成長応答（EGR）マスター遺伝子の活性化を制御する非コードDNAの断片を発見しました。 EGRはアクティブであるため、多くのプロセスを制御し、他の遺伝子を「オン」および「オフ」にします。
「このマスター遺伝子が、再生中に「オンになる」遺伝子を活性化することを発見しました」とゲルクは言います。 DNAの非コード領域は、コード領域をオンまたはオフにするように「順序付け」ます。したがって、それらを「スイッチ」と呼ぶのが正しいでしょう。
このプロセスが機能するためには、通常コンパクトでしっかりと折りたたまれているホフステニア・ミアミア細胞のDNAが構造を変化させ、新しい部位を活性化する必要があります。
Gerckeによると、遺伝子のオン/オフを切り替える制御スイッチの存在により、これらのゲノムの非常に密集したセクションの多くは、物理的にオープンになります。 この出版物に示されているように、ゲノムは非常に動的であり、そのさまざまな部分が開閉するため、再生中に変化します。
Hofstenia miamiaゲノムの動的な性質を理解するために、GerkaとSrivastavaは最初にそれをシーケンスする必要がありましたが、それ自体は簡単ではありません。
「作業の大部分はこれに専念しています」とSrivastava氏は言います。 -この種のゲノムを解読しましたが、これは重要です。なぜなら、この種の生物の最初の解読されたゲノムだからです。 これまで、ゲノムの完全な配列はありませんでした。」
彼女はまた、 Hofstenia miamiaの腸ターベラが再生を研究するための新しいモデルであることを指摘しました。
「他の種を含む以前の研究は、再生について多くのことを学ぶのに役立ちました」と、Srivastava氏は言います。「しかし、これらの新しい生物を扱う理由があります。」 それらの1つは、 ホフステニアマイアミが重要な系統発生的位置を占めていることです。 彼らが他の動物と関係する方法により、科学者は進化に関する一連の声明を出すことができます。 Hofstenia miamiaに興味を持つ2番目の理由は、それらが実験用ラットに最適だということです。 「数年前、野外でバミューダで行ったポスドク研究でそれらを収集しました。研究室に持ち込んでから、他の生物よりもはるかに適していることが証明されました。」
Hofstenia miamiaと協力して 、科学者は再生中のゲノムの動的な性質を実証することができました-Gerkaは、変化を受けたゲノムの18,000の部分を検出することができました。 Srivastavによると、この作業の過程で、彼らは真に重要な結果を得ました。 彼女は、EGRが再生の「スイッチ」として機能することを示しました。「オン」になると、他のプロセスが開始されますが、それなしでは何も起こりません。
「この遺伝子の活性を低下させることができ、EGRがない場合は何も起こらないことがわかりました。 動物は単に再生できません。 このため、他の「スイッチ」は機能せず、比speaking的に言えば、家全体が暗闇に陥ります。
ワームでプロセスがどのように機能するかに関する新しいデータを発見することにより、作業は、なぜ人間では機能しないのかを理解するのにも役立ちます。 「EGRマスター遺伝子とそれが「オンとオフを切り替える」下流遺伝子は、ヒトを含む他の種にも存在するようです」とGercke氏は言います。
「この遺伝子にHofstenia miamia -EGRという名前を付ける理由がありました。 彼の配列を見ると、それは以前に人間や他の動物で研究された遺伝子と同じように見えます、とSrivastavaは言います。 「ペトリ皿に人間の細胞を入れて、機械的または毒性に関係なくストレスをかけると、EGRを発現し始めます。」
Srivastavによると、問題は「人間が「オン」になるだけでなく、「EGRをオンにする」ことができる場合、「細胞が損傷したときに正確にオンになる」のであれば、なぜ再生しないのかということです。 考えられる答えの1つは、EGRが「スイッチ」である場合、「配線」は別のことかもしれません。 EGRがヒト細胞に「結合」するものは、 Hofstenia miamiaに 「結合」するものと異なる場合があります。 Andrew Gerckeの仕事のおかげで、この「配線」に到達する方法が発見されました。 科学者は、これらの接続が何であるかを調べ、再生が制限されている脊椎動物を含む他の動物にそれらを適用したいと考えています。
将来、SrivastavaとGerkeは、再生中に活性化される遺伝的「スイッチ」が成長と発達中に機能するものと同じかどうかを調べることを望んでいます。 科学者はまた、ゲノムの動的な性質についての理解を深めるための作業を続ける予定です。
「これらの「スイッチ」は再生目的で必要であることがわかりました。どの「スイッチ」が開発プロセスに関与しているか、およびそれらが同じかどうかを調べます」と、Srivastavaは言います。 「これらは、開発プロセスで機能するメカニズムと同じものですか、それとも他のものですか？」
このグループは、EGRと他の遺伝子がHofstenia miamiaと他の種の両方で再生プロセスを活性化する正確な方法を理解することにも取り組んでいます。 科学者によると、この研究は、この特定の部位だけでなく、ゲノム全体-DNAの非コーディング部分とコーディング部分の両方を理解するために重要です。
「ゲノムのわずか2％がタンパク質で作られています」とGercke氏は言います。 -体の完全な再生中に、ゲノムの他の98％が何をしているかを知りたいですか？ 病気を引き起こす多くの変化が起こるのは非コードDNAの領域であることが知られています...しかし、完全な再生などのプロセスにおける非コードDNAの重要性は過小評価されています。」「これは氷山の一角にすぎないと思います。 「スイッチ」のいくつかを研究しましたが、その断片がどのように「開いたり」閉じたりするかだけでなく、ゲノムがより広いスケールでどのように振る舞うかについて他の疑問があります。 これはすべて、遺伝子を「オン」および「オフ」にするプロセスで重要です。ここにはいくつかのレベルの調節があると思います。」
「自然界を見ると、自然な疑問が生じます。ヤモリがこれを行うことができる場合、なぜ私はできないのですか？ -スリバスタバは言います。 -再生できる種とそうでない種はたくさんありますが、すべての動物のゲノムを比較すると、私たちが持っている遺伝子のほとんどはHofstenia miamiaにあります。 この質問に対する答えは、特定の遺伝子を見つけたかどうかではなく、それらが互いにどのように関係しているかに関連していると考えられ、ゲノムを解読することによってのみ答えを得ることができます。
翻訳者： イリーナ・アブラミゼ 、SENSボランティア