Ontdekking van de genen die verantwoordelijk zijn voor de ‘eeuwige’ jeugd van zeeanemonen

Een paar jaar geleden wisten we dat achter de schijnbare eenvoud van anemonen (Nematostella vectensis) verbergt eigenlijk een opmerkelijke complexiteit. Schijnbaar onsterfelijk, zou ze het geheim van de eeuwige jeugd hebben ontwikkeld door miljoenen jaren van evolutie, door immuun te worden voor veroudering. De biologische mechanismen die dit verbazingwekkende vermogen beheersen, worden echter nog steeds gedeeltelijk verkeerd begrepen. Een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Cel rapporten Hij kan dit fenomeen echter hebben ontcijferd door sterk geconserveerde genen te ontdekken die zorgen voor neuronale differentiatie gedurende het hele leven van het dier.

Gedurende miljoenen jaren van evolutie zijn de meeste levende wezens op aarde geëvolueerd van eencellige organismen tot complexe meercellige organismen met miljarden cellen. Bij dieren zijn deze cellen gegroepeerd en gedifferentieerd in verschillende klassen om functionele weefsels in verschillende organen te vormen. Hoewel Nematostella vectensis Het waren gewoon kleine, cilindervormige ongewervelde zeedieren met tentakels, en hun genoom zou bijna net zo complex zijn als dat van mensen, zowel wat betreft het aantal genen (ongeveer 20.000) als qua organisatie.

Deze gelijkenis in complexiteit maakt deze anemoonsoort tot een bijzonder interessant model voor genomisch onderzoek. N. vectensis, behoren tot de cnidarische takEn de Het zou zich al meer dan 600 miljoen jaar geleden hebben onderscheiden van de binaire naties. Deze evolutionaire biologie heeft het een verbazingwekkend complex zenuwstelsel gegeven, met niet minder dan dertig verschillende soorten neuronen.

Hoe verschillende celtypen een optimale, gecoördineerde homeostase behouden om alle functies van het hele organisme te verzekeren, blijft grotendeels verkeerd begrepen. ” Zeeanemonen kunnen ons dus ook helpen de oorsprong en evolutie te begrijpen van de verschillende celtypen waaruit de lichamen en organen van dieren bestaan, en in het bijzonder hun zenuwstelsel. », uitgelegd In 2018 is Heather Marlowe van Radio-Canada onderzoeker bij het Pasteur Institute.

In de nieuwe studie uitgevoerd door onderzoekers van de Universiteit van Wenen, de genoomsequentie N. vectensis toonde aan dat deze soort dezelfde sets genen gebruikt tijdens neuronale differentiatie als complexere organismen (inclusief mensen). Deze genen, bewaard vanaf het embryonale stadium tot de volwassenheid, zouden ook verantwoordelijk zijn voor het handhaven van de homeostase van alle anemooncellen gedurende hun hele leven.

Regeneratie van zenuwcellen naar wens

Gensequencing voor de nieuwe studie probeert de diversiteit en ontwikkeling van alle soorten neuronen en klieren in anemonen te ontcijferen, door middel van eencellige transcriptie (een techniek die kwantitatieve analyse van RNA mogelijk maakt). Deze technologie maakt het met name mogelijk om het genoom van een heel organisme te sequensen dankzij de genen die afzonderlijk door elke cel tot expressie worden gebracht, waarbij deze laatste voornamelijk verschillen op basis van hun functies of differentiatieprocessen.

” Eencellige transcriptomen kunnen worden gebruikt om de moleculaire vingerafdruk van elke individuele cel te bepalen Hij legt uit in A communicatie Julia Steger, hoofdauteur van de nieuwe studie en onderzoeker bij de afdeling Neurowetenschappen en Ontwikkelingsbiologie aan de Universiteit van Wenen. Cellen waarvan de genetische vingerafdrukken overeenkomsten vertoonden, werden vervolgens gegroepeerd om onderscheid te maken tussen specifieke celtypen in verschillende stadia van hun ontwikkeling. Progenitor- en stamcelpopulaties kunnen ook worden geïdentificeerd.

Verrassend genoeg ontdekten de onderzoekers dat, in tegenstelling tot eerdere aannames, neuronen en glandulaire cellen, evenals andere sensorische cellen, afkomstig zijn van dezelfde stamvaderpopulatie in zeeanemonen. Aangezien sommige glandulaire cellen met neurotrofe capaciteit ook worden aangetroffen in de meeste gewervelde dieren, kan deze bevinding wijzen op een primitieve evolutionaire relatie tussen deze twee voorgedifferentieerde celgroepen.

Bovendien ontdekten de onderzoekers dat in zeeanemonen een specifiek gen, SoxC genaamd, een essentiële rol speelt in de ontwikkeling van deze gemeenschappelijke progenitorgroep en tot expressie komt in alle progenitorcellen van neuronen, kliercellen en neuronen. ” Interessant is dat dit gen niet vreemd is: het speelt ook een belangrijke rol bij de vorming van het zenuwstelsel bij mensen en veel andere dieren, wat, samen met andere gegevens, aantoont dat deze belangrijke regulerende mechanismen van neuronale differentiatie over de hele wereld geconserveerd lijken te zijn. dierenrijk. zegt Ulrich Technau, co-auteur van de nieuwe studie en onderzoeker aan de Universiteit van Wenen.

Door deze cellen in verschillende stadia van het leven van de anemoon te vergelijken, ontdekten de onderzoekers bovendien dat deze genen die neuronale differentiatieprocessen stimuleren, geconserveerd waren vanaf het embryonale stadium tot in de volwassenheid. In tegenstelling tot mensen en andere gewervelde dieren, zal het jonge dier gedurende zijn hele leven naar believen neuronen kunnen regenereren.

Deze resultaten vullen aan vorige zoekopdracht studie antwoorden N. vectensis tot omgevingsstress, wat een van de belangrijkste factoren is die mogelijk leiden tot celveroudering in de meeste organismen. Natuurlijk leven cnidariërs vooral in habitats die ernstige door de mens veroorzaakte degradatie ondergaan, wat aangeeft dat ze extreme stress kunnen overleven.

bron : Cel rapporten