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华南师范费继锋在《Nature》发表论文:解析迄今为止最大测序基因组序列

※发布时间:2018-2-19 4:58:31   ※发布作者:A   ※出自何处: 

  该论文首次解析了墨西哥钝口螈(Ambystoma Mexicanum)的全基因组序列,为迄今人类所测序的最大的基因组序列(32Gb);并且进一步利用现代基因编辑技术了发育关键基因 Pax7 在进化过程中在墨西哥钝口螈中的功能以及表达调节变化 。两栖类脊椎动物蝾螈具有强大的再生能力,其多种组织器官包括中枢神经系统、四肢和许多其它内外部组织器官在损伤后均可在细胞学水平及功能水平上完美再生修复。例如,成体蝾螈在大脑损伤后,可重建损伤前的全部细胞类型,并且再生的蝾螈大脑在形态学上与损伤前无明显差异。原产于墨西哥的钝口螈为其中的代表,是研究发育及再生的重要模式生物。蝾螈组织器官再生的奥秘究竟在哪里?我们是否可以在人类中启动相似的机制,对受损的组织器官,包括中枢神经系统进行重建修复?

  蝾螈的基因组大小粗略估计为人类基因组的 10 倍,应用传统的 Illumina 短片段测序方法无法有效的组装大基因组。文中利用 PacBio 长读长测序技术结合新的 MARVEL 算法以及 Bionano 光学测序定位,成功组装了迄今为止的最大基因组。研究表明尽管墨西哥钝口螈的基因组扩张至人类的 10 倍,然而通过深度的组学测序分析表明其编码基因的数量与其它比较无明显差别。存在于基因内含子区域及非基因区域的大量重复序列是导致蝾螈基因组扩张的主要原因。此外,通过进一步对墨西哥钝口螈基因组序列的分析,文章成功系统鉴定了普遍存在于其它中的重要基因家族(例如:hedgehogs 以及 Wnts)。然而,对 Pax 基因家族的研究表明墨西哥钝口螈缺失了关键基因 Pax3。利用现代基因编辑技术在钝口螈中敲除其旁系同源(paralog)基因 Pax7, 突变体呈现了典型的 Pax3 基因缺失表型。表明在进化过程中在钝口螈丢失了 Pax3 基因之后,Pax7 接替了其功能。 目前尚不能明确此基因代偿事件发生的机制。墨西哥钝口螈基因组全序列的公布,为进一步开展基于基因组的下游研究工作(包括:CHIP-seq, ATAC-seq 以及基因编辑等)、以及利用蝾螈解析大脑等中枢神经系统损伤后修复,提供了关键基础资源保障。

  

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