大閘蟹“斷手斷腳”后自生自滅？
上海科學家領銜研究給出“再生”答案
提起斷肢后再生，你首先想到的是不是壁虎？那么螃蟹“斷手斷腳”后就只能自生自滅了嗎？科學家最新的研究給出了否定的回答。近日，上海海洋大學水產與生命學院王成輝教授團隊，聯合學院李晨虹教授、德國波茨坦大學邁克爾·霍夫邁斯特教授、美國內布拉斯加大學奧馬哈分校呂國慶教授等研究人員，在中華絨螯蟹基因組與斷肢再生研究上取得進展。相關成果在國際知名學術期刊《科學·進展》(Science Advances)上發表。
全基因組測序和組裝
中華絨螯蟹，也就是大家常說的大閘蟹，是我國高經濟價值的水產甲殼動物——在我國28個省市區養殖，產業規模龐大。但由于其染色體數目多(2n=146)，基因組重復序列高，長期以來一直面臨基因組組裝困難的問題。
研究團隊利用第三代測序技術結合BioNano光學圖譜和Hi-C高通量染色體構象捕獲技術，開展了長江水系中華絨螯蟹的全基因組測序和組裝，獲得了染色體水平的精細基因組圖譜。組裝的中華絨螯蟹基因組大小為1.67Gb，覆蓋其基因組大小的94.4%，共鑒定出20286個蛋白編碼基因。
Innexin2基因喚醒生機
“再生”，聽起來科幻，但實際上人體每時每刻都在“再生”，如傷口修復、肝臟再生、長出新的頭發和指甲……相較于哺乳動物，中華絨螯蟹的“再生”能力更為神奇。當河蟹受到外界刺激時，附著在基節與底節間的肌肉會強烈收縮，折斷面隨即斷開，“斷手斷腳”之后亦可再生。
能力雖強，但是這種斷肢現象在生產養殖中較為普遍，斷肢的扣蟹不用于養殖生產而浪費，斷肢的成蟹大多走入普通市場，售價低廉，對整個產業應用性和經濟價值的提升造成很大影響。
針對中華絨螯蟹獨特的斷肢再生現象進行探索，兼具基礎研究和產業應用價值。王成輝表示：“我們在獲得中華絨螯蟹染色體水平基因組的基礎上，展開了比較基因組學分析，以鑒別節肢動物特有的基因和基因家族。”
研究團隊分析發現，Innexin基因家族在中華絨螯蟹斷肢再生的早期發揮著重要的分子信號傳導作用。研究首次發現，Innexin2基因在斷肢后1天內特異的表達上調，且通過調控mTORC1信號通路和免疫應答反應，介導中華絨螯蟹的斷肢再生過程。
讓“壓縮包”解開封印
研究還發現中華絨螯蟹斷肢再生早期受表觀遺傳學的調控，其中SMYDA基因家族只存在于節肢動物中，在中華絨螯蟹斷肢早期下調表達而在肢芽生長時期表達回復至未斷肢時的水平。
進一步分析發現，該基因家族還在中華絨螯蟹從大眼幼體到仔蟹的變態過程中整體差異表達，表明節肢動物特異的SMYDA基因家族在中華絨螯蟹涉及明顯形態發生如變態、再生的生物學過程中，發揮重要的表觀修飾作用。
王成輝解釋，SMYDA基因家族就好比一個掌握細胞分化和增殖的“壓縮包”管理員，“壓縮包”里藏著細胞分化、增殖的重要文件，這個基因家族的調控可以讓“壓縮包”解開封印，露出基因位點，引起后續相關基因的表達。
團隊還以南美白對蝦、羅氏沼蝦、日本沼蝦為研究對象作斷肢轉錄組比較分析，發現Innexin、SMYDA基因家族的相關基因在斷肢后具有與中華絨螯蟹基本一致的表達模式，推測甲殼動物具有共性的與脊椎動物不同的斷肢再生早期分子應答機制。(本報記者 郜陽)