蠕蟲具有驚人的再生能力,，整個(gè)身體都能再生,。無論失去任何細(xì)胞或組織——肌肉、神經(jīng),、表皮,、眼睛，甚至大腦,，都能再長出來。切掉它們的頭也能再生,，如果從中間切斷，會(huì)長成兩條,。這一現(xiàn)象長期吸引著人們的極大興趣,。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)5月17日報(bào)道，美國西北大學(xué)和麻省理工大學(xué)研究人員合作研究發(fā)現(xiàn),，一種迄今甚少研究的古老基因正是決定蠕蟲超強(qiáng)再生能力的關(guān)鍵,，該發(fā)現(xiàn)對研究組織再生,、人體修復(fù)和再生醫(yī)學(xué)都具有重要意義,。相關(guān)研究發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》雜志上,。
這種基因名為“背板”（notum），在再生過程中起著決定作用,。由這種基因合成的蛋白質(zhì)決定了在被切斷的位置上,，再生出來的是蠕蟲的頭部還是尾巴,。如果背板基因失去活性,，蠕蟲將會(huì)在頭部長出尾巴，成為“兩尾動(dòng)物”,。
西北大學(xué)溫伯格文理學(xué)院分子生物學(xué)副教授克里斯蒂安·彼得森與麻省理工大學(xué)和懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所的生物學(xué)副教授彼得·雷迪恩合作,，對一種名為真渦蟲的扁形蟲進(jìn)行了研究,。真渦蟲的超強(qiáng)再生能力依賴于一群成體干細(xì)胞，研究它們怎樣重新長出失去的身體部分,，能幫助掌握這種干細(xì)胞調(diào)控組織修復(fù)的天然分子過程,，以便能用于高等動(dòng)物,。
Wnt信號通路
他們通過研究發(fā)現(xiàn)，背板基因控制著Wnt信號的生化路線,。Wnt路徑存在于所有動(dòng)物中,，控制著多種發(fā)育過程和疾病，包括組織修復(fù)和癌癥,。彼得森解釋說,，再生動(dòng)物必須有一套健全穩(wěn)定的指令系統(tǒng),，才能再生出正確的組織結(jié)構(gòu),。這需要利用一種指示信號，來指出與傷口相關(guān)的坐標(biāo)方向,，才能再生出所需要的部分,。背板基因與Wnt路徑相互作用,，形成了真渦蟲的再生指令系統(tǒng),。
當(dāng)真渦蟲的頭或尾被切除后，Wnt信號路徑被激活,，被激活的路徑只在朝向頭部傷口的位置開啟背板基因,，通過一個(gè)反饋回路，背板基因反過來使Wnt活性程度進(jìn)一步降低到一定程度直到頭部再生成功,；在朝向尾巴的傷口,，背板基因的活躍程度,，只能促進(jìn)尾部再生,。蠕蟲再生出頭或尾需要約一周時(shí)間,。
研究人員指出，背板基因和Wnt信號路徑在進(jìn)化過程中都非常古老,，且背板基因在從海葵到果蠅甚至人類等生物中廣泛存在,，只是其作用很少有人知道,。真渦蟲中背板基因與Wnt信號路徑相互作用的現(xiàn)象可能在其他生物中也廣泛存在,，Wnt信號路徑在組織修復(fù)過程中的作用已被廣泛研究,，而背板基因可能發(fā)揮著核心作用,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Science DOI： 10.1126/science.1202143
Polarized notum Activation at Wounds Inhibits Wnt Function to Promote Planarian Head Regeneration
Petersen, Christian P.; Reddien, Peter W.
Regeneration requires initiation of programs tailored to the identity of missing parts. Head-versus-tail regeneration in planarianspresents a paradigm for study of this phenomenon. After injury, Wnt signaling promotes tail regeneration. We report that woundingelicits expression of the Wnt inhibitor notum preferentially at anterior-facing wounds. This expression asymmetry occurs at essentially any wound, even if the anteriorpole is intact. Inhibition of notum with RNA interference (RNAi) causes regeneration of an anterior-facing tail instead of a head, and double-RNAi experimentsindicate that notum inhibits Wnt signaling to promote head regeneration. notum expression is itself controlled by Wnt signaling, suggesting that regulation of feedback inhibition controls the binary head-tailregeneration outcome. We conclude that local detection of wound orientation with respect to tissue axes results in distinctsignaling environments that initiate appropriate regeneration responses.
