Hydra

牛津大学出版社(Oxford University press)发表在《基因组生物学与进化》(Genome Biology and Evolution)杂志上的一篇新论文，首次描绘了水螅——一群小型水生动物——如何通过改变其基因调控方式(即表观遗传学)来再生自己的头部。

水螅（Hydra）属于由大约10000个物种组成的动物群，分为两大类：珊瑚虫Anthozoa（由海葵、珊瑚和海腮组成）和水母Medusozoa（海蜂、水母和水螅）。生活在温带和热带地区的水螅，通常被认为在生物学上是不朽的；水螅干细胞具有无限自我更新的能力。

全身再生发生在少数动物物种中。驱动物种再生的基因和基因调控网络在多大程度上仍有待探索。科学家们仍然不明白驱动水螅头部再生的机制。之前的研究已经发现了多种发育途径调控的证据。研究人员发现了几个与头部再生有关的基因。

为了了解控制水螅头部再生的基本原理，研究人员首先在其机体或再生组织的一个或多个部位发现了27137种活性元素。研究人员使用组蛋白修饰ChIp-seq，一种用于分析蛋白质与DNA相互作用的方法，分别鉴定了9998个候选近端启动子区域和3018个候选增强子样区域。他们的研究表明，这些调控元件的一个子集在头部再生过程中被重塑，并识别出一组转录因子基序，这些转录因子基序在头部再生过程中被激活的区域中富集。这些丰富的基序包括发育转录因子。

这项工作首次确定了在水螅头部再生过程中基因组中改变的特定候选调控元件，这些调控元件决定了生物体如何根据需要打开或关闭基因来发育。该论文的第一作者Aide Macias-Muñoz说，这项工作的一个令人兴奋的发现是，水螅的头部再生和芽程序非常不同。“尽管结果是一样的(水螅的头)，但基因表达在再生过程中变化更大。伴随动态基因表达的是在发育转录因子结合的部位染色质的动态重塑。这些发现表明复杂的发育促进因子在刺胞动物和双侧动物分裂之前就存在了。”

参考文献：“Coordinated gene expression and chromatin regulation during Hydra head regeneration” 8 December 2021, Genome Biology and Evolution. DOI: 10.1093/gbe/evab221