211service.com
Plán na regeneraci končetin
Svým způsobem je mlok axolotl mocná šelma. Utni mu nohu a žábrové stvoření naroste nová. Zmrazte část jeho srdce a orgán se vytvoří znovu. Vyřízněte mu polovinu mozku a o šest měsíců později na jeho místě vyraší další polovina. Můžete s ním udělat cokoli, kromě toho, že ho zabijete, a ono se zregeneruje, říká Gerald Pao, postdoktorandský výzkumník v Salk Institute for Biological Studies, v La Jolla, CA.
Rostoucí končetiny: Mlok axolotl je jedním z mála obratlovců, kterému mohou v dospělosti dorůst celé končetiny. Vědci nyní sekvenují části jeho neobvykle velkého genomu, aby pochopili genetický základ této schopnosti.
Tato mimořádná síla regenerace inspirovala Paa a jeho spolupracovníka Wei Zhu, také v Salk Institute, aby prozkoumali DNA axolotlského mloka. Navzdory desetiletím výzkumu mloka je o jeho genomu málo známo. To se začalo měnit loni, kdy Pao a jeho spolupracovníci získali volné sekvenování v hodnotě jedné miliardy základen z Roche Applied Science , se sídlem v Penzbergu, Německo. Nyní, když jsou data k dispozici, vědci mohou konečně začít pátrat po genetickém programu, který dává zvířeti jeho jedinečné schopnosti.
Zatímco všichni živočichové dokážou do určité míry regenerovat tkáň – můžeme například pěstovat svaly, kosti a nervy – mloci a čolci jsou jedinými obratlovci, kterým mohou v dospělosti růst celé orgány a náhradní končetiny. Když je noha v důsledku zranění ztracena, buňky v blízkosti rány se začnou dediferencovat a ztrácejí specializované vlastnosti, které z nich udělaly svalovou nebo kostní buňku. Tyto buňky se pak replikují a tvoří pupen končetiny neboli blastém, který dále roste končetinou stejným způsobem, jakým se tvoří během normálního vývoje.
Vědci identifikovali některé molekulární signály, které hrají klíčovou roli v procesu, ale genetický plán, který je základem regenerace, zůstává neznámý. Vědci doufají, že odhalením těchto molekulárních triků je nakonec mohou aplikovat na lidi, aby znovu vyrostli poškozené srdeční nebo mozkové tkáně a možná dokonce vyrostli nové končetiny.
Aby vědci rychle identifikovali části genomu mloka zapojené do regenerace, sekvenovali geny, které byly nejvíce exprimovány během tvorby a růstu končetinových pupenů. Zjistili, že během regenerace bylo přepsáno nejméně 10 000 genů. Zdá se, že přibližně 9 000 z nich má příbuzné lidské verze, ale zdá se, že existuje několik tisíc dalších, které se nepodobají známým genům. Myslíme si, že mnoho z nich jsou geny, které se vyvinuly jedinečně u mloků, aby pomohly s tímto procesem, říká Randal Voss , biolog z University of Kentucky, který na projektu pracuje.
Vědci nyní plánují vyrobit genový čip určený k detekci hladin některých z těchto kandidátských genů, aby vědci mohli přesně určit, v jakém bodě procesu regenerace jsou geny zapnuty. Tým také vyvíjí molekulární nástroje, které jim umožňují umlčet specifické geny, což jim umožní určit ty, které jsou klíčové pro správný opětovný růst.
Vědci také sekvenovali náhodné kusy genomu mloka. S přibližně 30 miliardami základen a 10krát větší než lidský genom je jedním z největších mezi obratlovci. Většina vědců očekávala, že další DNA bude tvořena nevyžádanou DNA, dlouhými úseky bází mezi geny. Ale prvotní zjištění byla překvapivá. Geny jsou v průměru 5 až 10krát větší než u jiných obratlovců, říká Voss. Oblast genomu obsahující geny se odhaduje na více než dvě gigabáze, což je stejně velké jako některé celé genomy.
Další sekvence DNA se nacházejí v genech a jsou vyříznuty během translace z genu na protein. Velká část této DNA obsahuje opakující se sekvence, které dosud nebyly nalezeny v žádném jiném organismu, říká Pao. Zatím však není jasné, zda tyto opakované úseky pomáhají usnadnit regeneraci nebo hrají nějakou jinou roli v životním cyklu mloka.
Jednou z klíčových otázek, které je třeba ještě zodpovědět, je, zda má mlok jedinečné genetické vlastnosti, které umožňují regeneraci, nebo zda tuto vrozenou schopnost mají všechna zvířata. Pokud bychom přišli s nějakým zcela jedinečným genem přítomným pouze v axolotl, bylo by opravdu těžké ho replikovat, říká David Gardiner , biolog z Kalifornské univerzity v Irvine, který na projektu rovněž spolupracuje. Raději si myslí, že regenerace pochází ze základní schopnosti spící u savců, kterou lze znovu probudit nějakým jednoduchým genetickým pobízením. Většina tkáně v naší paži se regeneruje; je to jen paže, která se neregeneruje, říká. Co chybí, je způsob, jakým koordinujete reakci, abyste získali integrovanou strukturu.