研究人员确定了果蝇再生的关键调节因子
有些动物具有再生丢失结构的非凡能力，蜥蜴重新长出尾巴就是一个例子。然而，这种再生过程必须受到身体的严格调节，以确保适当的组织组织并防止异常生长，例如癌症。然而，这种调节背后的确切机制尚不清楚。在最近发表在 PLOS Genetics 上的一项研究中， 诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员发现了一种名为 Brat 的 RNA 调节因子，它是通过调节下游生长因子来抑制组织再生的关键角色。
“有一些限制和保护因素对于确保再生组织最大限度地减少错误非常重要，但这些还没有得到充分研究，”副教授兼细胞和发育学副主任 Rachel Smith-Bolton (GNDP/RBTE) 说生物学。 “当组织再生时，例如从伤口再生时，即使没有任何突变，有时也会犯错误，我觉得这非常有趣。我们想探讨可能发生哪些错误，以及如何防止这些错误。”
该团队由史密斯-博尔顿领导，与史密斯-博尔顿实验室前研究生、该研究的第一作者 Syeda Nayab Fatima Abidi 以及该实验室现任研究生 Felicity Ting-Yu Hsu 一起研究了基因影响 果蝇( 常见果蝇)翅成虫盘再生的因素。 果蝇 幼虫拥有成虫盘，它们是翅膀、腿和触角等各种附肢的前体。这些盘内基因的复杂表达决定了细胞的命运，或者细胞将成为什么附属物，以及其模式。
史密斯-博尔顿说，这个过程可以被认为是一只手的生长过程——细胞可能会被指示长成手指，但图案可以确保你最终不会长出 5 个拇指，而不是通常的手指。
为了确定参与这一过程的基因，研究人员诱导了苍蝇幼虫翅成虫盘中的细胞亡，导致翼盘受损，随后在发育过程中再生。通过将带有各种突变的成年果蝇翅膀与对照果蝇翅膀进行比较，他们确定了 Brat(一种 mRNA 调节因子)是再生生长的关键组成部分。与对照组相比，具有减少 Brat 突变的果蝇能够更好地再生其正在发育的翅膀，这表明 Brat 特别致力于抑制和控制再生生长。
“果蝇基因的命名方式是基于突变表型，”阿比迪解释道。 “Brat 的全名是脑肿瘤，因为它会在突变体中引起大脑肿瘤。这是因为它控制干细胞是否能够分化。然而，翼成虫盘中没有干细胞，因此有趣的是，在我们的结果中，Brat 本质上仍然执行相同类型的功能，控制细胞是否分化以及分化程度。”
虽然减少 Brat 的果蝇表现出翅膀再生能力得到改善，但这种增强是有代价的：它们在发生损伤的特定翅膀斑块内表现出刚毛和静脉的缺陷。研究人员表示，这表明翼缘细胞命运规范出现了失误，其原因是 Brat 表达减少促进了无限制的生长。
进一步的研究表明，Brat 的下游靶标、生长因子 Myc 也在这一过程中发挥着关键作用。 Myc 过度表达的果蝇反映了在 Brat 减少的果蝇中观察到的表型，强调了正确再生所需的微妙平衡。
Smith-Bolton 解释说：“Brat 会减少其靶标的表达，并且由于 Myc 是 Brat 的靶标，因此过度表达 Myc 似乎会导致与减少 Brat 相同的表型。” “真正有趣的是，无论我们尝试什么，我们都无法使用我们常规的工具和技巧做相反的事情并减少 Myc 表达。这告诉我们 Myc 在再生组织中可能受到非常严格的调控。”
Hsu 正在进行的研究重点是阐明 Myc 在再生中的作用及其调节机制。在她最近的工作中，她能够找到导致果蝇中 Myc 表达不足的现有等位基因。令人惊讶的是，这种表达不足导致了与 Myc 过度表达相似的表型，这表明 Myc 表达的微妙平衡对于正确的再生是必要的。
“这只是强调了一个事实，即在再生过程中需要适量的 Myc，否则就会出错，”Smith-Bolton 说。 “我们现在正在探索这个数额到底是多少以及如何监管。”
总体而言，研究人员得出的结论是，Brat 似乎充当保护性生长因子，限制 Myc 等下游生长因子，并防止再生组织中细胞模式和细胞命运的错误。
鉴于 Brat 直系同源基因(具有相似功能的基因)在包括人类在内的各种物种中存在，这些发现为理解和潜在地操纵人类环境中的再生打开了大门，特别是在抑制癌症中所见的不受控制的生长方面。
“虽然我们没有专门针对癌症，但当再生过程不受控制时，这绝对是令人担忧的问题，因为它有可能发展成肿瘤，”阿比迪说。 “必须有适当的机制来在正确的时间停止这个过程，这样你就不会只是像一团增长一样，你会得到一些有用的东西。发现像这样导致不受限制生长的突变是了解此类癌症如何发展的一步。”
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