中外科学家成功完成最大基因组的破译和编辑

日期: 2018年01月25日


    

导读:华南师范大学脑科学与康复医学研究院费继锋实验室,华中农业大学动物科技学院王恒实验室,与来自欧洲多个国家的科研人员合作,完成了迄今为止基因组测序和基因编辑成功的动物中最大基因组(分别为32G和20G)。赛业小编为您推荐“中外科学家成功完成最大基因组的破译和编辑”,详情如下:


近日,华南师范大学脑科学与康复医学研究院费继锋实验室,华中农业大学动物科技学院王恒实验室,与来自欧洲多个国家的科研人员合作,在动物基因组学和发育生物学研究领域取得新进展,对蝾螈axolotl和newt进行了基因组测序和基因编辑,本研究是迄今为止基因组测序和基因编辑成功的动物中最大基因组(分别为32G和20G)。


Nature(doi: 10.1038/nature25458)和Nature Communications(doi: 10.1038/s41467-017-01964-9)共同发表了两个蝾螈物种的基因组信息,以及利用基因编辑研究蝾螈发育与再生的研究成果。


两栖类蝾螈(统称salamander)可以再生四肢,心脏,脊椎等各种组织,是名副其实的“再生冠军”。近年来,科学家们对蝾螈的强大再生能力产生了浓厚的兴趣。蝾螈曾经是发育生物学的经典模型,但是基因组信息的缺乏和较长的繁殖周期,阻碍了其在发育生物学和再生医学中的应用。

  

axolotl和newt
axolotl和newt


最新研究表明axolotl和newt的基因组比人类大10倍,蝾螈基因组的扩展主要是由于大量重复序列的出现,而转录组学表明蝾螈转录子的数量与其它典型脊椎动物比较并没有显著变化。蝾螈基因组的扩展是否与其强大的再生能力有直接的关系,目前尚未可知。


Axolotl和newt是实验室中应用最广的两种蝾螈动物模型,尽管axolotl和newt在进化关系上非常接近,然而在基因组和转录组也存在着很多明显差异,似乎可以用来解释axolotl和newt的再生机制的区别。例如,在比较axolotl 和newt两个与骨骼肌发育相关的重要基因pax3和pax7时发现,newt与哺乳动物类似,pax3和pax7基因共存于基因组中,而在axolotl基因组中只存在pax7,不存在pax3,进一步通过基因敲除axolotl pax7基因,突变体呈现了典型的pax3基因缺失表型,表明pax7代偿了pax3基因的部分功能。


对蝾螈全基因组序列的解析,以及基于现代基因编辑技术的基因组遗传操作方法的建立,为进一步研究蝾螈的组织器官再生机理提供了宝贵的资源以及技术基础。


来自同济大学的林古法教授指出,蝾螈是自然界中唯一能够完美再生四肢的脊椎动物,基因编辑技术在axolotl和newt中的成功运用,将大大促进蝾螈动物模型在发育生物学和再生医学研究中的应用。而axolotl和newt的基因组大小是人类的10倍多,而CRISPR-Cas9仍然能够准确高效的进行基因定点突变,足以证明CRISPR技术的强大基因编辑能力。


原文标题:


1. The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. (doi: 10.1038/nature25458)


2. Reading and editing the PleurodelesWaltl genome reveals novel features of tetrapod regeneration. (doi: 10.1038/s41467-017-01964-9)


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