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红细胞中的新基因可以帮助成年蝾螈再生四肢

2019-04-17 11:20:25 • 来源：

蝾螈是唯一可以再生身体部位的四足脊椎动物，即使是成年人也是如此。当蝾螈失去肢体时，在树桩处产生大量称为胚胎的细胞，从而最终再生新的全功能肢体。脊椎动物(包括人类)共有的基因，或蝾螈可能进化的独特基因能解释这种显着的能力吗?

红细胞中的新基因可以帮助成年蝾螈再生四肢

在科学报告发表的一项研究中，包括筑波大学和代顿大学在内的几所日本大学的研究人员报告说，从成人蝾螈的发作中发现了一种新基因Newtic1。该基因在红细胞亚群中表达，可能有助于成年蝾螈的肢体再生。红细胞或红细胞的作用是在动物体内传递氧气。与哺乳动物体内的其他细胞不同，红细胞缺乏细胞核，使它们携带更多的氧气并挤入细小的血管。然而，在蝾螈和大多数其他非哺乳动物物种中，这些细胞含有细胞核。除氧输送外，这些有核细胞的功能尚不清楚。该研究首次提供了对这些有核细胞作用的深入了解。

在这项研究中，研究人员构建了一个数据库，其中包含日本蝾螈研究界报道的日本火腹蝾螈的所有蛋白质编码基因。该数据库包含来自19种不同组织的基因的DNA序列信息，包括不同的再生器官和肢体胚胎。为了鉴定与肢体再生相关的基因，他们使用统计分析来寻找与肢体胚胎形成相关的表达增加的基因。从694,138个序列中，他们发现在肢体胚胎中表达了105,464个。进一步筛选这些序列导致鉴定出一个名为Newtic1的单个基因。使用基于DNA和蛋白质的方法证实了它在新组织中的存在。类似的基因存在于蝾螈和另一种蝾螈物种中，但不是在任何其他物种。“Newtic1是'孤儿'基因，因为它在远缘相关物种中没有可识别的等同物，”宇都宫大学的共同作者富比托富山说。“这使得很难预测其功能。”

为了理解其功能，研究人员研究了Newtic1蛋白在newt中的表达位置和时间。他们使用Newtic1特异性抗体来观察Blaticma和血液中Newtic1的表达。他们发现，Newtic1在红细胞中，过早的子集特异性表达的红血细胞(称为“PcNobs”)。该基因在一些但不是全部的PcNob细胞中表达。在正常的成年蝾螈中，在血管和静脉中发现了表达Newtic1的PcNobs团块。这些团块被命名为红细胞团块，EryC研究人员随后分析了Newtic1在成人新生肢体再生过程中的表达情况，在前臂中段前肢截肢5天后伤口闭合后残端区域新生成EryCs，其数量随着胚胎的形成而增加。通过再生从残端延伸到胚膈的血管/毛细血管将EryCs从残端区域运送到胚胎。随着再生前臂中出现的数字，EryCs的数量减少。

通过观察Newtic1在幼虫蝾螈组织和肢体胚胎中的表达，研究人员确定表达Newtic1的红细胞对幼虫阶段的肢体胚胎没有贡献。“至少在这个物种中，EryCs对肢体胚胎的贡献是陆地成年生命阶段所特有的，”共同作者，筑波大学教授Chikafumi Chiba总结道。

研究人员怀疑PcNobs含有活跃的基因，因此他们检查了正常血液中的基因表达。结果表明编码分泌分子的许多基因的表达，包括生长因子和基质金属蛋白酶。已知大多数分泌的分泌因子参与血管的发育和重塑，这些事件也涉及肢体再生。在纯化的PcNobs和EryCs中证实了两种已鉴定的生长因子的表达，其中可获得试剂(TGFβ1和BMP2)。

TGFβ1和BMP2在再生肢体中的表达显示，当它们进入生长的胚胎时，EryC似乎将这些因子释放到再生血管和毛细血管中。“我们的假设是EryCs可能对血管和毛细血管的再生起作用，”主要作者罗曼卡斯科罗布尔斯博士说。筑波大学的候选人。

“我们的研究结果首次显示了正常血液和肢体再生过程中有核红细胞的复杂行为，”Chikafumi Chiba说。“我们的研究结果表明，PcNobs是循环血液中的主要有核红细胞，在整个身体内携带各种分泌分子。”

尽管Newtic1基因的存在无法完全解释蝾螈的独特再生能力，但其发现有助于将PcNobs和EryCs鉴定为可能的候选物，为受伤区域或肢体的新发生的胚胎提供重要分子。这些发现可以提供对其他动物物种的伤口愈合，组织再生和修复的了解。

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