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马里兰大学领导的研究确定了第一个导致穴居动物眼球丧失的基因

2020年06月04日 浏览量: 评论(0) 来源:生物帮 作者: 责任编辑:admin
摘要:墨西哥洞穴鱼一生都在黑暗中度过。由于不需要视力,其中许多人失去了功能性的眼睛。在30多个墨西哥洞穴鱼中,随着胚胎长成幼虫,眼睛停止发育。尽管它们仍然与有眼栖的表面栖鱼类(Astyanax mexicanus)属于同一物种,但这些栖居洞穴的物种具有科学家尚未完全阐明的遗传突变。

墨西哥洞穴鱼一生都在黑暗中度过。由于不需要视力,其中许多人失去了功能性的眼睛。在30多个墨西哥洞穴鱼中,随着胚胎长成幼虫,眼睛停止发育。尽管它们仍然与有眼栖的表面栖鱼类(Astyanax mexicanus)属于同一物种,但这些栖居洞穴的物种具有科学家尚未完全阐明的遗传突变。

在马里兰大学研究人员领导的一项新研究中,科学家发现,胱硫醚β-合酶“ a”(cbsa)基因的突变可防止在发育的关键阶段血液流向洞穴鱼的眼睛。缺少血液会导致墨西哥盲鱼所有盲目品种的皮肤和结缔组织覆盖的眼睛枯萎,欠发达。该研究于2020年6月2日发表在《自然通讯》杂志上。

UMD生物学教授威廉·杰弗里(William Jeffery)说:“我们知道控制眼睛退化的基因散布在墨西哥的洞穴鱼基因组中。”“可能涉及10到20个不同的基因,这是我们第一次能够确定一个特定的基因并展示其作用机理。”

已知cbsa基因与人类高胱氨酸尿症有关,该疾病导致视力下降,并可能导致出血,中风,心脏病发作和过早死亡。了解盲blind鱼如何通过突变的cbsa壮成长,可能有助于研究人员将来开发出高半胱氨酸尿症的治疗方法。

杰弗里(Jeffery)团队和其他研究人员先前的研究发现了穴鱼基因组中的多个区域,这些区域很可能带有发育过程中导致眼睛退化的基因。每个区域最多包含一百个基因。立刻调查所有区域是不切实际的。因此,杰弗里(Jeffery)的实验室与美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和斯坦福大学(Stanford University)的合作者一起,通过选择最小的有希望的区域并寻找在洞穴鱼发育的关键时期(即眼睛睁开的那个时期)改变表达的基因,来筛选候选人。发生变性。

他们鉴定出的四个候选基因中,与可见的表面变种相比,cbsa基因在该物种所有盲孔居住的变种中均发生了突变。更重要的是,研究人员看到了盲目的洞穴鱼和高半胱氨酸尿症患者之间的相似之处。

高半胱氨酸尿症患者会出现视力和血液循环问题,包括血栓,出血和动脉瘤。多年以来,杰弗里(Jeffery)和他的团队注意到,随着眼睛开始退化,盲目的海豚幼虫在眼部血管中会出现动脉瘤和出血。研究人员怀疑他们找到了目标基因。

为了验证cbsa的突变与洞穴鱼眼的退化有关,科学家使用了基因编辑工具CRISPR-Cas9和另一种方法来从可见的表面变种中突变卵中的正常cbsa基因。这些鸡蛋中有大量长成成年人,但眼睛却没有或没有眼睛。然后,研究人员表明,他们可以通过将正常的cbsa遗传物质注入到fish鱼的胚胎中来逆转cave鱼的眼退化。


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