Une salamandre avec un génome 10 fois plus grand que nos membres repoussent les membres perdus

C'est tellement mignon! Coupons sa jambe au nom de la science.  Elle repoussera.Agrandir / C’est trop mignon! Coupons sa jambe au nom de science. Ça va repousser.IMP Vienne

Certains tissus humains, comme le foie et les muscles, conservent la capacité de repousser après des dégâts. Mais la plupart de nos corps ne le font pas – si vous perdez un membre, le membre est parti. Mais ailleurs dans l’animal royaume, la régénération est beaucoup plus répandue. Beaucoup de reptiles peuvent queues de repousse, et certaines salamandres peuvent remplacer des membres entiers. Plus les vers lointainement associés appelés planaria peuvent être coupés en plusieurs pièces et voir chaque pièce repousse un tout nouveau corps.

Quelques organismes ont fait l’objet de nombreuses études en raison de leur capacité de régénération: le planaire Schmidtea mediterranea et un type de salamandre appelé axolotl (Ambystoma mexicanum). Mais ces études ont été limitées par le fait que nous n’avons pas de catalogue complet des gènes de ces organismes. Tentatives de corriger qui ont été enlisés par le fait que les génomes semblaient être jonché de copies doubles d’ADN ressemblant à des virus – dans le cas de la axolotl, assez pour gonfler son génome jusqu’à 10 fois la taille de notre propre.

Maintenant, les chercheurs ont trouvé un moyen de surmonter cet obstacle, et ils ont obtenu des copies de haute qualité des deux planarian et les génomes de l’axolotl. Malheureusement, les copies ne sont pas perdues beaucoup de lumière sur les capacités de régénération des animaux. Et tout ça L’ADN supplémentaire transporté par l’axolotl ne semble rien faire utile en particulier.

ADN répétitif et comment le séquencer

Un ADN répétitif apparemment inutile est présent dans presque tous les génome. Le génome humain, par exemple, contient plus d’ADN qui est venu contre les anciennes infections virales qu’il utilise pour coder les protéines. Avec un à quelques exceptions près, la plupart des organismes peuvent tolérer une bonne quantité d’ADN cela ne fournit aucune fonction utile, souvent appelée “ADN indésirable”. Mais chez certains organismes, cela va à l’extrême. Les pins, pour exemple, semblent avoir tous les chromosomes empaillés au physique limites avec ADN répétitif.

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L’axolotl, avec 32 milliards de bases d’ADN dans son génome, est apparu être dans ce camp. Et, par rapport aux normes de la salamandre, c’est un parent poids léger. Certains de ses proches ont 40 fois l’ADN de nous chétifs humains.

Bien que cela ne semble pas être un problème pour les organismes qui avoir tout l’ADN superflu, c’est un problème pour quiconque tente de comprendre leurs séquences. Les méthodes de séquençage de l’ADN sont généralement efficace pour générer des lectures de séquence qui sont quelques centaines bases longues. Le logiciel reconnaît ensuite les chevauchements dans ces fragments et les rassemble en séquences plus longues et contiguës. Mais pour un génome rempli d’ADN répétitif, des séquences d’aspect similaire pourrait apparaître des centaines ou des milliers de fois, dispersés à travers le génome.

Le logiciel finit par être très confus et laisser le génome dans des centaines ou des milliers de courts fragments. C’est exactement ce que arrivé avec des tentatives précédentes pour séquencer le planaire et génomes axolotl.

Les travaux actuels reposent sur une méthode de séquençage relativement nouvelle ADN Il place une enzyme qui copie l’ADN et une seule molécule d’ADN à l’intérieur d’une minuscule chambre, puis observe son utilisation par fluorescence bases étiquetées pour faire une copie. Les changements de signal fluorescent nous dire quelle base spécifique a été utilisée à chaque étape et donc ce que le la séquence est.

La bonne nouvelle est que cette méthode fonctionne pendant de très longues périodes. d’ADN, souvent plus de 1500 bases de long. La mauvaise nouvelle est que c’est relativement sujet aux erreurs, de sorte que vous ne pouvez pas vraiment croire qu’il a obtenu chaque base individuelle à droite.

L’équipe derrière ce nouveau travail a développé un logiciel qui combine le meilleur des deux méthodes de séquençage. Il utilise le long lit pour identifier la séquence probable du génome, car il est assez longtemps pour passer par-dessus l’ADN le plus répétitif. Mais plus court, plus des lectures précises sont utilisées pour renseigner les détails de la séquence. Le résultat fut un regard beaucoup plus détaillé sur l’ADN de ces les espèces portent.

Régénération et autres bizarreries

Alors, ces génomes peuvent-ils nous dire quelque chose sur l’incroyable capacités de régénération de ces organismes? La réponse est un qualifié “peut-être.” Pour le planarien, les chercheurs ont pu identifier environ 1 000 gènes probables qui sont probablement spécifiques � ces organismes. 450 autres gènes largement partagés entre les animaux ont également disparu. Donc, quelque chose peut être là, mais c’est un beaucoup de gènes à trier pour le découvrir.

Du côté axolotl, les chercheurs ont pu identifier cinq gènes qui ne sont pas présents chez les reptiles ou les mammifères, mais sont actifs dans la souche d’un membre en régénération. Nous connaissions déjà deux d’entre eux à propos, et les autres ne nous donnent pas beaucoup d’indices sur ce qu’ils pourrait faire. Ainsi, alors que la liste des gènes peut rendre la vie plus facile pour chercheurs qui étudient la régénération, il ne fournit pas grand chose dans le moyen de recherche en soi.

Les deux génomes ramènent à la maison quelque chose qui devient de plus en plus apparente: presque tous les organismes sont étranges d’une manière ou d’une autre. Dans vertébrés, il existe deux gènes étroitement liés (Pax3 et Pax7) qui aident à diriger le développement d’un grand nombre de tissus. Axolotl semble en avoir perdu un et le dernier gène fait toutes les fonctions qui nécessitent normalement deux gènes.

Cent vingt-quatre des gènes manquants chez planaria sont essentiels pour les humains et les souris, mais les vers semblent bien se porter sans eux. L’un d’eux est essentiel pour vérifier si tous les Les chromosomes d’une cellule sont prêts à être divisés. Le système existe toujours dans le planaria; il doit simplement utiliser un autre mécanisme. Il semble également que Planaria n’ait pas le gène indispensable à la fabrication des graisses, ce qui signifie qu’ils doivent tous les obtenir de leur régime alimentaire.

Planaria possède également le plus gros fragment d’ADN mobile trouvé à l’extérieur des plantes. La version grande plante s’appelait Ogre, donc la les chercheurs ont nommé celui-ci Burro, pour “grande répétition inconnue rivalisant avec Ogre. ”

Ainsi, la recherche ne résout pas vraiment beaucoup de l’exceptionnel questions sur la régénération. Mais c’est un pas en avant important Du point de vue technique, cela montre que nous pouvons maintenant avoir une meilleure maîtrise sur un grand nombre de génomes qui ont déjà causé notre logiciel à décomposer. Et encore une fois, il conduit à la maison que, pour les génomes, la taille n’a pas d’importance.

Nature, 2018. DOI: 10.1038 / nature25458, 10.1038 / nature25473 (À propos des DOIs).

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