Nature Genetics：打破原有观点，发现四肢真正的起源

导读：来自芝加哥大学和西班牙Andalusian发育生物学研究中心的研究人员完成的一项最新研究表明，这些生物其实有自己原初遗传图谱来发育其原始肢体，即所有具有下颌的鱼共同包含的单个背鳍。赛业小编为您推荐“Nature Genetics：打破原有观点，发现四肢真正的起源”，详情如下：

上图：具有正常背鳍和成对胸鳍/腹鳍的青鳉鱼；
下图：当ZRS和sZRS增强子被剔除时，鱼鳍不能正常发育。
免费索取CRISPR-Pro基因敲除斑马鱼技术方案

当我们想到第一条从原始水域爬到陆地上的鱼时，很容易将它的那对鱼鳍想象成最终演化为现代脊椎动物（包括人类）的手臂和腿部。但是来自芝加哥大学和西班牙Andalusian发育生物学研究中心的研究人员完成的一项最新研究表明，这些生物其实有自己原初遗传图谱来发育其原始肢体，即所有具有下颌的鱼共同包含的单个背鳍。

这一研究成果公布在Nature Genetics杂志上，这一研究表明鱼类，小鼠以及所有现代脊椎动物可能具有共同的遗传元件，这些遗传元件最初用于发育成古鱼中不成对的背鳍。后来这些元件又被用来产生成对的体肢，如腹鳍和胸鳍，手臂和腿。

文章作者，芝加哥大学解剖学教授Neil Shubin博士说，“我们在化石记录中看到的第一个是不成对的背鳍。而这项最新研究表明，所有鳍和其它附件的遗传机制最初来自于这里，并且被重新应用到其它动物上。”

Shubin和他的同事在小鼠和几种鱼类中都进行了基因分析，追踪Sonic hedgehog（Shh）基因的表达，Sonic hedgehog是一种具有广泛基本生物学功能的基因，但在肢体的形成中尤其重要。

研究人员发现在小鼠中，一种称为ZRS的遗传增强子，或者称为遗传开关调控着Shh的表达。如果敲除小鼠中的ZRS，它的四肢将不能正常发育。免费索取CRISPR-Pro基因敲除斑马鱼技术方案

研究人员利用 CRISPR/Cas基因编辑工具敲除了青鳉鱼中的ZRS，这种小型观赏鱼类也被日本稻米鱼。他们开始以为剔除青鳉鱼的ZRS会影响其成对的鱼鳍，但事实相反，青鳉鱼无法发育的是没有成对的鱼鳍，成对了的腹鳍和胸鳍都能正常发育。

由此研究团队开始寻找其中扮演角色的遗传增强子，他们在附近发现了一个相关的“shadow enhancer（影子增强子，生物通译）”，这个增强子似乎可以和主ZRS一起工作。

当研究人员在青鳉鱼中敲除了ZRS和sZRS时，它的背鳍和成对的鳍都丢失了。这意味着ZRS最初可能用于帮助发育背鳍，然后当sZRS复制并作为sZRS重复使用时，成对的鱼鳍在约4.75亿年前首次出现。

“这是非常古老的，并且所有脊椎动物的序列和功能都是保守的，”Shubin说，“事实证明，ZRS的原始角色与背鳍有关，只是后来它在成对鱼鳍上的活性需要其它的影子增强子。”

Shubin表示，了解这些增强子的活性有助于识别所有脊椎动物中存在的进化痕迹，Tiktaalik roseae就在2004年发现了3.75亿年历史的过渡性“fishapod”物种。

“一些人类的疾病是由于ZRS出现了错误，比如可能会导致额外或丢失手指，或改变手的形状，”他说，“人类可能也有这种增强型影子增强子，所以如果我们想要研究这种影响肢体模式的动力学，这些鱼类模型是一个很好的开端。”

原文标题：

José Luis Gómez-Skarmeta et al. A conserved Shh cis-regulatory module highlights a common developmental origin of unpaired and paired fins. Nature Genetics, 2018 DOI: 10.1038/s41588-018-0080-5

本文来自生物通，转载的目的在于分享见解。如有侵权，请告知删除!

斑马鱼技术服务方案：

转基因斑马鱼：高效Tol2转基因斑马鱼技术服务

基因敲除斑马鱼：特异性密码子偏好性基因敲除斑马鱼服务

赛业生物科技简介

作为全球领先的基因工程模式动物商业服务平台，赛业模式生物研究中心达10000平米，其中包括5000平米的SPF级动物实验室，配备有IVC和EVC饲养设备超过500套，可养殖SPF级大小鼠近30000笼，动物种群规模超过15万只。每年可构建基因敲除鼠、转基因鼠模型10000例以上，学术引用累计超过1530篇，是目前国际上领先的基因工程模式动物商业服务平台。自主开发的全球首款功能强大的在线载体设计工具VectorBuilder，每年可定制载体超30万个，彻底颠覆生物技术领域传统格局，打造载体构建金标准和新模式。

2009年，赛业通过ISO9001:2008认证并于2012年顺利通过复审，确保向广大专家学者提供的所有产品和技术服务符合国际标准。AAALAC认证的顺利通过，使赛业成为国内极少数个获得国际实验动物评估和认可委员会国际认证的单位之一。这不仅是实验动物质量和生物安全水准的象征，更是国际前沿医学研究的质量标志。

赛业公司目前在美国加州Santa Clara 建立起活体实验鼠检测、隔离中心，成为国内少数具有活体实验鼠类出口能力的生物企业；并且通过国家出入境检验检疫部门的考核，成为华南地区生物材料出入境绿色通道试点单位，加速了实验动物出入境审批流程，并进一步提升了赛业模式动物中心国际服务的能力。

目前公司的产品和技术服务已为全球数万个顶尖生命科学实验室和跨国制药公司提供了帮助，秉承着“为生物科技创造无限可能”的企业愿景服务于全世界的科研学者！