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科研进展| 基因组所联合破译蚯蚓基因组并初步揭示其再生机制

来源: 发布者: 时间:2020年05月29日

  ​5月28日,国际权威学术期刊《自然·通讯(Nature Communications)》在线发表了基因组所阮珏团队联合研究成果。这篇题为“Genome and single-cellRNA-sequencing of the earthworm Eisenia andrei identifies cellular mechanisms underlying regeneration”的研究成果,利用PacBio测序+Hi-C辅助组装等策略拼装了一个染色体水平的高质量安德爱胜蚓(Eisenia andrei)基因组(Scaffold N50≈111Mb),并结合不同再生时期转录组及单细胞转录组,初步揭示了蚯蚓再生的分子细胞学机制。

    

  动物的再生能力一直是一个令人着迷且非常复杂的生物学过程。许多动物的再生能力(特别是高等动物)受到极大地限制。蚯蚓,不仅是土壤生态系统中的重要成员,而且它拥有极强的前/后部体节再生能力。但目前缺乏染色体级别的蚯蚓基因组,其再生机制也不清楚。

  本研究发现,蚯蚓基因组中重复序列LINE2转座元件,显著高比例地插入到蚯蚓早期再生相关的差异基因,同时某些差异表达的LINE2元件和它们的邻近基因拥有极为相似的表达模式,因此LINE2转座元件可能在蚯蚓再生中扮演着重要的调控角色。已有研究表明,在一些高度再生物种的再生过程中,EGR1是一个核心调控者,该研究发现EGR1不仅在蚯蚓再生过程中发生差异高表达,而且其侧翼的LINE2元件也发生显著差异表达上调。此外,扩张基因家族主要富集在发育生物学通路,而发育和再生在某些通路往往是共通的,例如EGFR家族。本研究通过转录组数据进一步发现,一些应激早期基因在蚯蚓和涡虫早期再生中共同激活,暗示蚯蚓和涡虫在早期再生应激反应中可能具有共享的作用机制。最后结合单细胞转录组数据,本研究确定了蚯蚓再生早期72h后损伤愈合部位细胞的高比例组分是干细胞,暗示诱导型多能干细胞在蚯蚓再生早期过程中具有重要作用。

  

  a 安德爱胜蚓(用于完成基因组测序物种)。b 安德爱胜蚓的核型分析。2n="22,根据染色体形态,初步分成三个亚类。核型分析源于蚯蚓环带的分裂中期细胞,该分析由昆明动物研究所细胞库完成。c" Hi-C互作图。d Circos展示蚯蚓基因组的特征。

  

  该研究由中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所阮珏团队和中国科学院昆明动物研究所吴东东课题组联合开展,昆明动物所助理研究员邵永、基因组所/广西大学博士王晓波、昆明动物所博士张锦锦和李明莉为文章的共同第一作者,昆明动物所吴东东研究员、基因组所阮珏研究员、昆明动物所张国捷研究员为文章的共同通讯作者。

  

  文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-16454-8

  

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