无论你如何切割淡水涡虫,它都拥有惊人的再生能力——被切成片状后,每一片都能再生为完整的个体。这种扁形虫依赖一种特殊的干细胞来完成这一壮举。最近的研究揭示了涡虫如何在其一生中维持这种干细胞。
在8月出版的《细胞发育》杂志上,科学家报道发现了一类RNA结合蛋白家族——Bruno家族,该家族在涡虫和人体内调控基因表达,对涡虫体内干细胞的维持至关重要。这项工作有助于深入理解干细胞调控的基本机制,并为干细胞在治疗中的应用提供理论基础。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校细胞与发育生物学教授、该研究的通讯作者Phillip A. Newmark表示:“干细胞的特征之一是自我更新能力,从而产生更多分化细胞。我们发现,缺乏这种蛋白时,干细胞虽能对创伤刺激做出反应、增殖和分化,但无法自我更新。结果,再生程序无法启动,动物最终死亡。”
利用RNA干扰技术,伊利诺伊大学研究生Tingxia Guo和Newmark首先从涡虫体内敲除了多个Bruno类似蛋白。随后,他们切除了每个扁形虫的一小部分身体。正常情况下,涡虫的干细胞会迁移到伤口部位,启动重建程序。但干细胞减少后,再生过程停止。
Newmark说:“Bruli蛋白一旦出现,再生进程就会持续到结束。当蛋白被去除,那些原本被Bruli蛋白关闭的RNA会开启,进而表达成蛋白。这些蛋白可以诱导干细胞分化,同时产生新的干细胞以维持干细胞池。”
尽管干细胞再生的许多细节仍有待阐明,但研究结果表明,Bruli蛋白对涡虫体内干细胞的维持至关重要。Newmark说:“下一步是探究涡虫中的这个基因是否在其他生物体中也有类似作用,并鉴定该蛋白可能调控的其他RNA序列。”