말미잘에서 고도로 보존된 유전자는 뉴런과 선 세포 사이의 지속적인 분화를 보장합니다.

말미잘은 분명히 불멸의 동물입니다. 그들은 노화와 인간이 시간이 지남에 따라 경험하는 부정적인 영향에 면역인 것으로 보입니다. 그러나 그들의 영원한 젊음에 대한 정확한 이유는 완전히 이해되지 않습니다.

말미잘의 유전적 각인 선충류 그것은 이 믿을 수 없을 정도로 오래된 동물 문의 구성원이 더 복잡한 유기체와 같은 신경 분화를 위해 동일한 유전자 서열을 사용한다는 것을 보여줍니다. 이 유전자는 또한 말미잘의 수명 동안 유기체의 모든 세포의 항상성을 유지하는 역할을 합니다. 이 결과는 최근 저널에 발표되었습니다. 세포 보고서 울리히 테크나우(Ulrich Technau)가 이끄는 진화생물학자 그룹에 의해 비엔나 대학교.

거의 모든 생물은 복잡한 방식으로 함께 결합하여 특정 조직과 기관을 형성하는 수백만 또는 수십억 개의 세포로 구성되며, 이러한 세포는 다양한 뉴런 및 선 세포와 같은 다양한 세포 유형으로 구성됩니다. 그러나 다양한 세포 유형의 이러한 중요한 균형이 어떻게 나타나는지, 어떻게 조절되는지, 다른 유기체의 다른 세포 유형이 공통된 기원을 가지고 있는지 여부는 불분명합니다.

양쪽 세포층에 1개의 형질전환 뉴런 1(빨간색)이 있는 말미잘의 광학 종단면. 근육은 녹색으로 염색되고 세포핵은 파란색으로 염색됩니다. 크레딧: Andreas Diener

단세포 각인은 공통 조상으로 이어진다

비엔나 대학교(University of Vienna)에서 줄기 세포의 단일 세포 조절(SinCeReSt) 연구 플랫폼을 이끌고 있는 발달 진화 생물학자인 울리히 테크나우(Ulrich Technau)가 이끄는 연구 그룹은 모든 유형의 뉴런과 땀샘의 다양성과 진화를 해독했습니다. 말미잘의 발달 기원 선충류.

이를 달성하기 위해 그들은 지난 10년 동안 생물 의학 및 진화 생물학에 혁명을 일으킨 방법인 단일 세포 전사를 사용했습니다.

이를 통해 전체 유기체를 단일 세포로 분해할 수 있으며 현재 각 세포에서 발현되는 모든 유전자를 개별적으로 해독할 수 있습니다. 다른 세포 유형은 그들이 발현하는 유전자에서 근본적으로 다릅니다. 따라서 단일 세포 전사체를 사용하여 각 개별 세포의 분자 지문을 결정할 수 있습니다.”라고 현재 간행물의 첫 번째 저자인 Julia Steiger가 설명합니다.

이 연구에서는 지문이 겹치는 세포를 그룹화했습니다. 이를 통해 과학자들은 발달의 과도기 단계에 있는 특정 세포 유형이나 세포를 구별할 수 있으며, 각각은 고유한 발현 그룹을 가지고 있습니다. 또한 연구자들은 다른 조직의 공통 혈통과 줄기 세포 집단을 식별할 수 있었습니다.

놀랍게도 그들은 이전의 가정과 달리 뉴런, 선 세포 및 기타 감각 세포가 살아있는 동물의 유전자 표지로 확인할 수 있는 단일 공통 조상 집단에서 발생한다는 것을 발견했습니다. 신경 기능을 가진 일부 샘 세포는 척추동물에서도 알려져 있기 때문에 이것은 샘 세포와 뉴런 사이의 아주 오래된 진화적 관계를 나타낼 수 있습니다.

지속적으로 사용되는 고대 유전자

유전자는 이러한 공통 전구 세포의 발달에 특별한 역할을 합니다. SoxC는 뉴런, 선 세포 및 뉴런의 모든 1차 세포에서 발현되며 저자가 녹아웃 실험에서도 이를 입증할 수 있었기 때문에 이러한 모든 세포 유형의 형성에 필수적입니다.

“흥미롭게도 이 유전자는 특이한 것이 아닙니다. 또한 인간과 다른 많은 동물의 신경계 형성에 중요한 역할을 하며, 다른 데이터와 함께 이러한 신경 분화의 주요 조절 메커니즘이 동물의 왕국 ‘이라고 Technow는 말합니다.

저자들은 다양한 삶의 단계를 비교함으로써 말미잘에서 배아에서 성체 유기체까지 신경 발달의 유전적 과정이 유지되어 평생 동안 신경 항상성에 기여한다는 것을 발견했습니다. 선충류.

이는 인간과 달리 말미잘이 평생 동안 손실되거나 손상된 뉴런을 대체할 수 있기 때문에 놀라운 일입니다. 미래의 연구를 위해 이것은 말미잘이 배아 단계에서만 더 복잡한 유기체에서 발생하는 이러한 메커니즘을 통제 된 방식으로 성체 유기체에서 어떻게 유지하는지에 대한 질문을 제기합니다.

참조: Julia Steiger, Alison J. Cole, Andreas Diener, Tatiana Lebedeva, Grigory Jenkovic, Alexander Reis, Robert Rischel, Elizabeth Taudes, Mark Lassnig 및 Ulrich Technau, 20 2022년 9월 및 세포 보고서.
DOI: 10.1016 / j.celrep.2022.111370