Les chercheurs développent l'analyse nouvelle pour recenser des gènes réglant la régénération de pharynx dans les plathelminthes

Car les créatures multicellulaires vont, les vis sans fin de planaria sont à peine fascinantes. Pour les dire semblent rudimentaires est plutôt lui. Ces plathelminthes aquatiques minuscules que la traîne accumule et eau stagnante ressemblent aux tubes bruns équipés juste des éléments : une paire de « eyespots » de lumière-détection percés en vrille sur leur tête et un tube alimentant appelé le pharynx (qui double comme région excrétoire) qui dépasse d'un sac de ventre pour aspirer la nourriture. Il est difficile de ressentir la parenté avec eux.

Mais l'admiration est une autre chose, parce que beaucoup d'espèces de planaria régénèrent des voies-notamment merveilleuses, une fois divisées elles se reconstruisent des pièces. Découpé en tranches par la « taille », ils régénèrent l'arrière ou la tête manquant ; bissectées longitudinalement, les vis sans fin reproduisent leur image retournée. Cette capacité n'est pas ce qui est étonnant, car les biologistes savent que 30% de leurs cellules de fuselage sont des cellules souche. La question, comment les cellules souche dans un éclat de planaria est-elles savent-elles produire de ce qui est manquant ?

Dans la question du 15 avril 2014 de l'eLife en ligne de tourillon, l'institut de Stowers pour le chercheur Alejandro S-nchez Alvarado de recherches médicales et les collègues adressent qu'édition en recensant l'utilisation de vis sans fin de gènes de reconstruire un pharynx amputé. Ils signalent que près du haut de régénération de pharynx la hiérarchie est un régulateur principal FoxA appelé. Ces découvertes supportent un rôle evolutionarily économisé pour des protéines de FoxA en pilotant la construction des organes endoderme-dérivés et indiquent comment les cellules souche détectent la perte d'une structure particulière à un niveau moléculaire.

Les mammifères peuvent déployer des cellules souche adultes pour remonter des cellules de peau ou de système immunitaire, notamment. Mais quand il s'agit de recréer les structures entières, les substances d'amphibie, de poissons et de planarian sont les champions. « Quand les mammifères sont sévèrement blessés, ils juste guérissent la blessure et l'appellent un jour, » dit S-nchez Alvarado, qui est également un chercheur de Howard Hughes Medical Institute. « Mais si une salamandre détruit un membre, il guérira d'abord la blessure et commencera ensuite à assembler les pièces de disparus. En ce moment, l'utilisation de cellules de mécanismes de réaliser quelle structure est manquante et puis de le remettre demeurent complet mystérieuse. »

Pour se démêler le mystère, l'équipe a conduit deux « écrans ». D'abord, ils ont amputé le pharynx de vis sans fin, qui interdit alimenter pendant environ une semaine comme reconstruction de planaria un neuf. Autour de la goujon-amputation du jour 3, l'équipe a réalisé l'analyse de puce ADN pour recenser n'importe quel gène branché par l'amputation et amassé environ 350 candidats. Pour les examiner, ils ont alors alimenté RNAs inhibiteur conçu pour supprimer l'expression de chaque gène séparé aux séries neuves de vis sans fin, répétées les amputations et ont observé si les vis sans fin ont regagné la capacité alimentante. Cela a rétréci la liste à 20 candidats qui quand alimenter entravé perdu et dans la plupart des cas nui la formation de pharynx.

Selon Carrie Adler, Ph.D., un boursier post-doctoral dans le laboratoire de S-nchez Alvarado qui a abouti l'étude, analyse montrée la plupart des 20 facteurs a eu un fonctionnement générique en cellules souche (ce qui était intéressant mais pas ce qui étaient ensuite elles) ou a été particulièrement exigé pour la régénération de pharynx. Parmi ce dernier, un facteur montrant un effet particulièrement robuste était une protéine ADN-grippante FoxA appelé. La « désignation d'objectifs de FoxA a complet bloqué la régénération de pharynx mais n'a exercé aucun effet sur la régénération d'autres organes, » dit Adler.

L'analyse de haute résolution de microscopie a prouvé que les cellules souche ont construit l'expression de FoxA peu après qu'elles aient convergé sur le site d'amputation. « Actuel, nous pensons que FoxA déclenche une cascade d'expression du gène qui pilote des cellules souche pour produire toutes les différentes cellules du pharynx, y compris le muscle, des neurones, et des cellules épithéliales, » dit Adler. « La prochaine question est comment FoxA obtient stimulé en premier lieu en seulement quelques cellules souche. »

Les chercheurs ont su précédemment que pendant la formation d'initiés de FoxA d'embryogenèse des organes endoderme-dérivés dans les substances aussi diverses que la souris et les ascarides lombricoïdes. Les travaux récents proposent que les tissus de régénérer exploitent ces voies evolutionarily antiques d'expression du gène. Le « engloutissement de la nourriture est une chose qui définit un animal, » dit S-nchez Alvarado. « Ceci signifie que les organismes des êtres humains aux plathelminthes utilisent un coffre à outils courant pour établir un appareil digestif, un qui a été partagé depuis que les animaux sont devenus multicellulaires. »

(Rétrospectivement) un recul fortuit a facilité le travail. En tant qu'étudiant de troisième cycle étudiant les elegans de l'ascaride lombricoïde C., Adler a décidé de vérifier des effets des anesthésiques d'ascaride lombricoïde sur des plathelminthes. On, un bain d'azoture de sodium, a mis le planaria pour dormir mais pour effectuer leurs pharynx relâcher hors circuit. Consterné, Adler s'est bientôt rendu compte que la solution d'azoture (qui planaria survécu) est partie d'une lésion uniforme et minimal-destructrice. Était ainsi née « la méthode chimique sélectrice d'amputation », permettant l'analyse de grande puissance et la quantification fiable des résultats et libérant des chercheurs des heures pénibles à un microscope de dissection.

Mais pourquoi allez à une telle panne frayer un chemin la recherche de régénération dans de petits modèles animaux ? La réponse est évidente à Adler et à S-nchez Alvarado. « Puisque la régénération est limitée et difficile à étudier chez l'homme et des souris, » Adler indique. « Planaria ont la capacité infinie de regrow tous les organes. En comprenant cette capacité améliorée nous pouvons apprendre comment accélérer la régénération mammifère. »

S-nchez Alvarado conclut que le travail cimente la place des planaria comme système modèle menable pour analyser l'activité de régénération ou de cellule souche. La « simplicité de Planaria est ce qui lui effectue un système si fructueux pour répondre à des questions concernant la régénération, » lui dit. « Si nous employions des salamandres pour ces études cela prendrait 90 jours pour faire une expérience. Je veux des réponses à ces questions hier, pas des années dès maintenant. »