水螅动物如何再生自己的头部？一项发表在《基因组生物学与进化》上的新研究首次绘制了水螅通过改变基因调控方式（即表观遗传学）来再生自己头部的过程。水螅属于包含约10,000种物种的动物群，分为两大类：珊瑚（包括海葵、珊瑚和海笔）和刺胞动物（包括水母、水螅和海蜇）。水螅生活在温带和热带地区，通常被认为具有生物学上的不朽性；水螅干细胞具有无限自我更新的能力。全身再生发生在少数动物物种中。
驱动再生变化的基因和基因调控网络在物种间的差异程度仍未得到充分探索。科学家们仍不理解驱动水螅头部再生的机制。先前的研究发现了由多条发育途径调控的证据。研究人员发现了几个与头部再生相关的基因。为了理解控制水螅头部再生的基本原理，研究人员首先识别了27,137个在生物体身体或再生组织的一个或多个部分中活跃的元素。
研究人员使用组蛋白修饰ChIP-seq方法，分析蛋白质如何与DNA相互作用，以分别识别9998个候选近端启动子和3018个候选增强子样区域。他们的研究表明，这些调控元件的一个子集在头部再生期间被重塑，并识别出一组在头部再生期间激活区域中富集的转录因子基序。这些富集的基序包括发育转录因子。
这项工作首次识别了在水螅头部再生期间发生变化的特定候选基因组调控元件，这些元件决定了生物体如何通过根据需要开启或关闭基因来发育。该论文的第一作者Aide Macias-Muñoz表示：“这项工作的一个令人兴奋的发现是，水螅的头部再生和萌芽程序非常不同。尽管结果相同（一个水螅头），但再生期间的基因表达更为多变。伴随动态基因表达的是发育转录因子结合位点的动态染色质重塑。
这些发现表明，在刺胞动物和两侧对称动物分化之前，复杂的发育增强子就已经存在。”