研究人员确定了果蝇再生的关键调节因子

有些动物具有再生丢失结构的非凡能力，蜥蜴重新长出尾巴就是一个例子。然而，这种再生过程必须受到身体的严格调节，以确保适当的组织组织并防止异常生长，例如癌症。然而，这种调节背后的确切机制尚不清楚。

在PLOSGenetics发表的一项研究中，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员发现了一种名为Brat的RNA调节因子，它是通过调节下游生长因子来抑制组织再生的关键角色。

“有一些限制和保护因素对于确保再生组织最大限度地减少错误非常重要，但这些还没有得到充分研究，”细胞和发育副教授兼副主任RachelSmith-Bolton(GNDP/RBTE)说。生物学。

“当组织再生时，例如从伤口再生时，即使没有任何突变，它有时也会犯错误，我觉得这非常有趣。我们想探索可能发生的错误是什么，以及如何防止这些错误。”

该团队由史密斯-博尔顿领导，与史密斯-博尔顿实验室前研究生、该研究的第一作者SyedaNayabFatimaAbidi以及该实验室现任研究生FelicityTing-YuHsu一起研究了基因影响果蝇(常见果蝇)翅成虫盘再生的因素。

果蝇幼虫拥有成虫盘，它是翅膀、腿和触角等各种附肢的前身。这些盘内基因的复杂表达决定了细胞的命运，或者细胞将成为什么附属物，以及模式。

史密斯-博尔顿说，这个过程可以被认为是一只手的生长过程——细胞可能会被指示长成手指，但图案可以确保你最终不会长出五个拇指，而不是通常的手指。

为了确定参与这一过程的基因，研究人员诱导了苍蝇幼虫翅成虫盘中的细胞死亡，导致翼盘受损，随后在发育过程中再生。

通过将带有各种突变的成年果蝇翅膀与对照果蝇翅膀进行比较，他们确定了Brat(一种mRNA调节因子)是再生生长的关键组成部分。与对照组相比，具有减少Brat突变的果蝇能够更好地再生其正在发育的翅膀，这表明Brat特别致力于抑制和控制再生生长。

“果蝇基因的命名方式是基于突变表型，”阿比迪解释道。“Brat的全名是BrainTumor，因为在突变体中它会导致大脑中出现肿瘤，这是因为它控制着干细胞是否能够分化。不过，翼成虫盘中并没有干细胞，所以很有趣在我们的结果中，Brat本质上仍然执行相同的功能，控制细胞是否分化以及分化程度。”

虽然减少Brat的果蝇表现出翅膀再生能力得到改善，但这种增强是有代价的：它们在发生损伤的特定翅膀斑块内表现出刚毛和静脉的缺陷。研究人员表示，这表明翼缘细胞命运规范出现了失误，其原因是Brat表达减少促进了无限制的生长。

进一步的研究表明，Brat的下游靶标、生长因子Myc也在这一过程中发挥着关键作用。Myc过度表达的果蝇反映了在Brat减少的果蝇中观察到的表型，强调了正确再生所需的微妙平衡。

Smith-Bolton解释说：“Brat会减少其靶标的表达，并且由于Myc是Brat的靶标，因此过度表达Myc似乎会导致与减少Brat相同的表型。”“真正有趣的是，无论我们尝试什么，我们都无法使用我们正常的工具和技巧做相反的事情并减少Myc表达。这告诉我们，Myc在再生组织中可能受到非常严格的调节。”

Hsu正在进行的研究重点是阐明Myc在再生中的作用及其调节机制。在她最近的工作中，她能够找到导致果蝇中Myc表达不足的现有等位基因。令人惊讶的是，这种表达不足导致了与Myc过度表达相似的表型，这表明Myc表达的微妙平衡对于正确的再生是必要的。

“这只是强调了一个事实，即在再生过程中你需要适量的Myc，否则你就会出错，”Smith-Bolton说。“我们现在正在探索这个数额到底是多少以及如何监管。”

总体而言，研究人员得出的结论是，Brat似乎充当保护性生长因子，限制Myc等下游生长因子，并防止再生组织中细胞模式和细胞命运的错误。

鉴于Brat直系同源基因(具有相似功能的基因)在包括人类在内的各种物种中存在，这些发现为理解和潜在地操纵人类环境中的再生打开了大门，特别是在抑制癌症中所见的不受控制的生长方面。

阿比迪说：“虽然我们没有专门研究癌症，但当再生过程不受控制时，这绝对是令人担忧的问题，因为它有可能发展成肿瘤。”

“必须有适当的机制来在正确的时间停止这个过程，这样你就不会只是像一团生长一样，而是得到一些有功能的东西。发现导致像这样不受限制的生长的突变是一个步骤旨在了解这些类型的癌症是如何发展的。”