Как гидра регенерирует голову: ключ в эпигенетике
Новое исследование в Genome Biology and Evolution впервые показало, как гидрам — мелким водным животным — удаётся регенерировать собственную голову за счёт изменения регуляции генов, то есть эпигенетических механизмов.
Гидры относятся к типу стрекающих (Cnidaria), который включает около 10 000 видов, разделённых на две основные группы: Anthozoa (актинии, кораллы, морские перья) и Medusozoa (морские осы, медузы и гидры). Гидры, обитающие в умеренных и тропических регионах, считаются биологически бессмертными благодаря неограниченной способности к самообновлению их стволовых клеток.
Способность к регенерации всего тела есть лишь у немногих видов. Механизмы, лежащие в основе регенерации головы у гидры, до сих пор были плохо изучены.
Исследование регуляторных элементов
Чтобы понять основы этого процесса, исследователи:
- Выявили 27 137 элементов, активных в различных частях тела организма или регенерирующей ткани.
- Использовали метод ChIP-seq для анализа модификаций гистонов и идентифицировали 9998 кандидатных проксимальных промоторов и 3018 кандидатных энхансероподобных регионов.
- Обнаружили, что подмножество этих регуляторных элементов изменяется во время регенерации головы.
- Выявили набор мотивов транскрипционных факторов, обогащённых в регионах, активируемых при регенерации. Эти мотивы включали факторы, связанные с развитием.
Ключевые выводы
Работа впервые идентифицирует конкретные кандидатные регуляторные элементы генома, которые меняются во время регенерации головы гидры, определяя включение или выключение генов.
«Одно из захватывающих открытий этой работы заключается в том, что программы регенерации головы и почкования у гидры довольно сильно различаются», — сказала ведущий автор статьи Аиде Масиас-Муньос. «Хотя результат один и тот же (голова гидры), экспрессия генов во время регенерации гораздо более изменчива. Динамической экспрессии генов сопутствует динамическое ремоделирование хроматина в сайтах связывания факторов транскрипции развития. Эти данные позволяют предположить, что сложные энхансеры развития существовали ещё до разделения стрекающих и билатерий».
Исследование «Coordinated gene expression and chromatin regulation during Hydra head regeneration» опубликовано в Genome Biology and Evolution.