2007年3月12日

再生新见解

一只青蛙的照片

虽然人类可以'科学家希望,像青蛙一样,两栖动物如何像肢体动物一样再生肢体和其他身体部位,从而可以为人们开发治疗方法。在最近的一份报告中,研究人员揭示了青蛙尾巴再生背后的分子事件。

多年来,科学家们知道,柔和的电流可以促进再生-从两栖动物的肢体到断断续续的豚鼠脊髓,再到大鼠的神经。但是,为什么电场具有这种作用以及这些电场的分子来源是个谜。福赛斯研究所再生与发育生物学中心的Michael Levin博士及其同事一直在探索电流在非洲爪蛙尾巴再生中的作用, 非洲爪蟾。非洲爪蟾 are非常适合此类研究,因为它们可以适应许多实验室技术,并且可以完全再生其尾巴,恢复其神经,肌肉,皮肤和血管。

莱文的团队在美国国立卫生研究院(NIH)的资助下,先前已经鉴定出一种名为V-ATPase的蛋白质,该蛋白质可参与青蛙胚胎发育过程中的生长模式指导。 V-ATPase通过在膜上泵送带电的氢离子(H +)来维持细胞膜上的电压梯度。研究小组着手研究V-ATPase是否也在再生中起作用。他们的工作得到了美国运输部和NIH的支持。

在2007年2月28日在线发表在科学期刊上的论文中 发展历程,他们报告发现了一种名为刀豆素的化学物质,该物质特异性抑制V-ATPase,可阻止尾巴再生,而不会产生毒性或引起其他异常。研究人员发现,在切断尾巴的六个小时内,会在伤口周围的细胞中产生更多的V-ATPase。但是,当诱导t产生缺陷型的V-ATPase时,它们的尾巴不会再生。

为了确认膜电压差驱动再生,研究人员从酵母中添加了一种对刀豆素不敏感的细胞表面H +泵,然后用该化学试剂处理了被截肢的t。他们发现,在关闭V-ATPase的同时,酵母H +泵可以通过再次将H +离子泵过细胞膜来挽救再生。在添加酵母泵的情况下,某种程度的尾巴再生超过两倍(36%,而对照组为15%),而在再生的尾巴中,酵母泵的尾巴再生程度更高,其中18%显示出与对照组的5%相比,再生效果良好或完美。

研究人员还能够观察到在使用染料进行操作时膜电压的变化。他们表明,由V-ATPase围绕伤口部位进行的电变化指导了随后的再生路径,从而影响细胞增殖,基因表达和神经生长方式。由于电流会影响许多不同类型的再生,因此对尾部再生的了解 非洲爪蟾 可能是朝着为人们制定治疗策略的第一步。

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

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