ゲノムの10倍のサイズのサンショウウオ 失われた手足を再生する

「それはとてもかわいいです!科学の名の下にその足を切り取りましょう。それは成長します。」拡大/とてもかわいい! という名前でその足を切り取りましょう 科学。 IMPウィーン

肝臓や筋肉などの一部の人間の組織は、 損傷後に再成長する能力。 しかし、私たちの体のほとんどはそうではありません。 あなたは手足を失い、手足はなくなった。 しかし、動物の他の場所 王国、再生ははるかに普及しています。 多くの爬虫類ができます 尾を再生し、一部のサンショウウオは手足全体を置き換えることができます。 もっと プラナリアと呼ばれる遠縁のワームは、複数の ピースと各ピースが完全に新しいボディを再成長するのを見ます。

いくつかの生物は、そのために広く研究されています 再生する能力:プラナリアSchmidtea mediterraneaと アホロートル(Ambystoma mexicanum)と呼ばれるサンショウウオの種類。 しかし これらの研究は、我々が持っていないという事実によって制限されています これらの生物の遺伝子の完全なカタログ。 修正を試みる それは、ゲノムが ウイルスのようなDNAの重複コピーが散らばっています。 アホロートル、そのゲノムを最大10倍のサイズまで膨らませるのに十分 私たち自身の。

今、研究者はそのハードルを克服する方法を見つけました、 そして、彼らはプラナリアの両方の高品質のコピーを手に入れました そしてアホロートルのゲノム。 残念ながら、コピーは流されません 動物の再生能力に多くの光。 そして、すべて アホロートルによって運ばれる余分なDNAは何もしていないようです 特に便利です。

反復DNAとその配列方法

ほぼ一見無駄なDNAがほとんどすべてに存在します ゲノム。 たとえば、ヒトゲノムには、より多くのDNAが含まれています タンパク質をエンコードするために使用するよりも古いウイルス感染から。 とともに 例外はほとんどなく、ほとんどの生物はかなりの量のDNAを許容できます それは有用な機能を提供していません—しばしば「ジャンクDNA」と呼ばれます。 しかし、一部の生物では、これは極端になります。 松、 たとえば、すべての染色体が物理的に詰め込まれているようです 反復DNAによる制限。

参考文献

パインズは「ゲノム肥満への片道切符」を打ちました

ゲノムに320億のDNA塩基を持つアホロートルが登場 このキャンプにいること。 そして、サンショウウオの基準では、それは相対的です 軽量。 その親類の中には、私たちの40倍のDNAを持っています 人間。

これは、生物にとって問題ではないように見えますが すべての余分なDNAを持っている、それはしようとしている誰にとっても問題です シーケンスを把握します。 DNA配列決定法は一般に 数百のシーケンスリードの生成に効果的 長い塩基。 ソフトウェアは、これらのフラグメントの重複を認識します そして、それらをより長い連続したシーケンスにまとめます。 しかし、 反復DNAで満たされたゲノム、類似した配列 数百または数千回出現し、散在する ゲノム。

ソフトウェアはひどく混乱し、ゲノムはそのままになります 数百または数千の短い断片。 それはまさに プラナリアをシーケンスする以前の試みで発生し、 ウーパールーパーゲノム。

現在の作業は、比較的新しいシーケンシング方法に依存しています DNA。 DNAコピー酵素と単一のDNA分子を配置します 小さな部屋の中にいて、蛍光灯を使って観察する コピーを作成するラベル付きベース。 蛍光シグナルの変化 各ステップでどの特定のベースが使用されたかを教えてください。 シーケンスは。

良いニュースは、この方法が非常に長いストレッチで機能することです 多くの場合、DNAの長さは1,500塩基を超えます。 悪いニュースは、それが 比較的エラーが発生しやすいので、それが本当に信頼できない 個々のベースの権利を取得しました。

新しい仕事の背後にあるチームはソフトウェアを開発しました 両方のシーケンス方法の長所を組み合わせています。 ロングを使用 ゲノムの可能性のある配列を識別するために読み取ります。 ほとんどの反復DNAを橋渡しするのに十分な長さ。 しかし、もっと短く 正確な読み取りは、正確な詳細を記入するために使用されます シーケンス。 その結果、これらのDNAをより詳細に見ることができました。 種が運ぶ。

再生と他の奇妙なこと

だから、これらのゲノムは信じられないほどのことについて私たちに何かを伝えることができます これらの生物の再生能力? 答えは 資格のある「多分」。 プラナリアについては、研究者は おそらく特異的であると思われるおよそ1,000の遺伝子を特定する これらの生物。 広く共有されている別の450の遺伝子 動物も行方不明でした。 何かがあるかもしれませんが、それは 調べるために選別する多くの遺伝子。

アホロートル側では、研究者は5つを特定することができました 爬虫類や哺乳類には存在しないが、 再生している四肢の切り株。 これらのうち2つはすでに知っていました そして、他の人は彼らが何についての手がかりの多くを与えていない しているかもしれません。 そのため、遺伝子リストは 再生を研究している研究者、それは多くを提供しません 独自の研究方法。

両方のゲノムは、ますます増えている何かを家に追いやる 明らか:ほとんどすべての生物は何らかの形で奇妙です。 に 脊椎動物、2つの密接に関連する遺伝子があります(Pax3とPax7) 多数の組織の発達を指示するのに役立ちます。 アホロートルはそのうちの1つと、残りの1つの遺伝子を失ったようです 通常2つの遺伝子を必要とするすべての機能を実行します。

プラナリアから欠落している遺伝子の124 人間とマウスに不可欠ですが、ワームはうまくいくようです 彼らがいなければ。 これらのいずれかは、すべての 細胞の染色体は、細胞が分裂する準備ができています。 システ� プラナリアにまだ存在します。 単に他のメカニズムを使用する必要があります。 プラナリアには、脂肪を作るのに不可欠な遺伝子が欠けているようです。 彼らは彼らの食事からそれらすべてを取得する必要があることを意味します。

プラナリアには、外部にあるモバイルDNAの最大の部分もあります 植物の。 大きな植物バージョンはOgreと呼ばれたので、 研究者はこれを「大きな未知のリピート」にちなんで「Burro」と名付けました 鬼に対抗します。」

そのため、この研究では未解決の多くを実際に解決することはできません。 再生に関する質問。 しかし、それは重要な一歩です テクニック面では、より良いハンドルを取得できることが示されている 以前に私たちの原因となった多数のゲノムで 分解するソフトウェア。 そして再び、それはそれを家に追いやります ゲノム、サイズは関係ありません。

Nature、2018。DOI:10.1038 / nature25458、10.1038 / nature25473 (DOIについて)。

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