Havagurkens genom peger på gener til vævsregenerering

En ny high-definition genomsekvens af havagurken giver molekylær indsigt i dens evne til at regenerere, ifølge en ny undersøgelse, der blev offentliggjort den 12. oktober i open access-tidsskriftet PLOS biologi af Xiaojun Zhang, Lina Sun, Hongsheng Yang og Jianhai Xiang, ved Institut for Oceanologi, Det Kinesiske Videnskabsakademi, og kolleger. Genomsekvensen hjælper også med at forklare, hvorfor havagurken har en så radikalt anderledes skeletstruktur fra andre medlemmer af pighuder-fylum, og kan være nyttige til at forstå udviklingen af ​​dyreriget.

Havagurker udgør en klasse af pighuder, en phylum, der også omfatter søpindsvin og søstjerner ("stjernefisk"). Pigghuder og kordater (en nært beslægtet filum, der omfatter mennesker) deler en egenskab, der adskiller dem fra de fleste andre dyr:de er såkaldte deuterostome, hvor anus, frem for munden, danner først i udviklingen. Hav agurker er unikke blandt pighuder i ikke at have et hærdet calcium exoskelet, og i deres evne til at regenerere beskadigede eller tabte kropsdele og indvolde i langt højere grad end søpindsvin eller havstjerner.

For at undersøge den genetiske grundlag for disse funktioner, og for bedre at forstå udviklingen af ​​deuterostomes, forfatterne udførte high-definition genomisk sekventering af havagurken Apostichopus japonicus (også kendt som den japanske havagurk), dækker omkring 92 % af dets anslåede 880 megabaser af DNA, inklusive mere end 30, 000 gener.

Ved at sammenligne genomet af A. japonicus med det for andre organismer, forfatterne fandt bevis for, at pighuderne afveg fra hemichordater (en lille gruppe af marine deuterostomer, der omfatter agernormene) for omkring 533 millioner år siden, og havagurkerne adskilte sig fra andre pighuderklasser for omkring 479 millioner år siden. Forfatterne viste, at mens søpindsvinets genom omfatter 31 gener til biomineralisering, kritisk for dannelse af et forkalket skelet, havagurken har kun syv sådanne gener. De fandt også, at havagurken udtrykte disse biomineraliseringsgener på meget lavere niveauer gennem udviklingen, sandsynligvis tegner sig for deres blødere kroppe i forhold til søpindsvin.

Som en strategi til at skræmme rovdyr væk, søagurker kan udstøde deres indvolde, som de derefter kan regenerere inden for flere uger. Forfatterne fandt en gruppe af duplikerede gener, kaldet PSP94-lignende gener, der kom specifikt til udtryk i havagurkens regenererende tarme, som ikke havde tilsvarende gener i andre pighuder, tyder på, at disse gener kan være afgørende for dyrenes evne til hurtigt at få deres indvolde igen. En anden gruppe gener, kaldet fibrinogen-relaterede proteiner, blev også duplikeret og stærkt udtrykt under regenerering, indikerer, at de sandsynligvis også bidrager til denne evne.

"Haggurken er et særligt lovende modeldyr for regenerativ medicin, " sagde Xiang, og tilgængeligheden af ​​dets genom bør hjælpe bestræbelserne på at studere regenereringens biologi og afgøre, om pighudergenvækst kan tilbyde indsigt, der kan anvendes til human medicin. "Vores resultater bør også lette forståelsen af ​​kravene til bæredygtig udnyttelse og effektiv avl af pighuder, til støtte for søagurkeindustrien af ​​høj værdi, "som inkluderer dets anvendelse som fødekilde og traditionel kinesisk medicin.