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高解析度定序!伊比利肋突螈基因體藏再生秘密

被稱為蠑螈的水生有尾兩棲動物,擁有龐大的基因體,其中包含許多重複序列元件。這些元件如何塑造基因體,以及與蠑螈獨特的再生能力有何關聯,仍是未知之謎。在一項新研究中,卡羅林斯卡學院(Karolinska Institute)等機構的科學家,完成了伊比利肋突螈(Iberian ribbed newt,學名:Pleurodeles waltl)染色體層級的基因體定序。

布朗(Brown)等人釋出了伊比利肋突螈203億鹼基對基因體的染色體級裝配,在龐大基因體中,其連續性和完整性前所未見。圖片出處:Brown et al., doi: 10.1016/j.xgen.2025.100761。

伊比利肋突螈又稱為gallipato或西班牙肋突螈,是西班牙、葡萄牙和摩洛哥特有的蠑螈物種。

此物種以其寬闊扁平的頭部和尖銳的肋骨聞名,其肋骨甚至能刺穿身體兩側。

雄性伊比利肋突螈體長可達31公分(12.2英吋),雌性可達29公分(11.4英吋)。北非的標本比歐洲族群的個體要小。

卡羅林斯卡學院的安德拉斯·西蒙(András Simon)教授及其同事表示:「伊比利肋突螈擁有令人驚嘆的再生能力,不只能重新長出失去的四肢,還能再生複雜器官(如腦、心臟和眼睛)中受損的組織。」

「高品質的基因體組裝和註釋,將大大提升此模式物種的研究價值。」

「然而,這一直是個挑戰,主要原因在於其基因體龐大,達200億鹼基對,且重複序列元件含量相當豐富。」

研究作者發現,重複序列元件佔伊比利肋突螈基因體內容的74%。

西蒙教授稱:「這在技術上是一大挑戰,但我們藉由比其他相似基因體大小物種更全面的詳細定位取得了成功。」

卡羅林斯卡學院博士生凱坦·米什拉(Ketan Mishra)表示:「我們確定了每條染色體上蛋白質編碼和非編碼序列的精確位置。」

「我們還鑑定出哪些蛋白質編碼基因在蠑螈基因體中缺失,或比其他物種擁有更多複製。」

「這些研究成果是多個領域研究人員的重要資源,如基因體演化、再生與發育生物學,以及癌症生物學等。」

「研究的下一步將聚焦於功能研究,屆時我們將操控分子過程,以確定其對再生能力的影響。」

「我們也計劃與其他物種進行比較研究,以進一步瞭解這些機制。」

這些研究發現發表於《細胞基因體學》(Cell Genomics)期刊。

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託馬斯·布朗(Thomas Brown)等人的研究「染色體級基因體組裝揭示重複序列元件如何塑造蠑螈四肢再生時活躍的非編碼RNA格局」發表於2025年1月27日線上版《細胞基因體學》;doi: 10.1016/j.xgen.2025.100761