日本三角涡虫hsp60基因的分子克隆和功能研究

以日本三角涡虫Dugesia japonica为研究对象,通过cDNA末端快速扩增技术首次获得涡虫hsp60基因,cDNA全长1851 bp,编码575个氨基酸的蛋白质,命名为DjHSP60。生物信息学分析表明,DjHSP60含有HSP60家族的标签序列和末端重复序列GGM,亚细胞定位分析显示该蛋白定位于线粒体,属于线粒体HSP60家族。整体原位杂交和双荧光原位杂交显示,Djhsp60阳性细胞主要分布在实质组织中,具有干细胞的特征。涡虫切割后再生1 d,Djhsp60在伤口处的组织中表达显著增强,但随着再生进行,表达量逐渐降低。采用RNAi技术敲除Djhsp60导致涡虫头部逐渐退化,失去再生能力。原位杂交和qPCR研究结果证明,RNAi-Djhsp60下调干细胞相关基因的表达。上述结果揭示Djhsp60在涡虫再生中可能发挥重要作用,为进一步研究Djhsp60调控涡虫干细胞增殖的分子机制奠定了良好基础。

细胞自噬基因Atg6在涡虫中枢神经系统再生中的功能研究

细胞自噬基因Atg6在细胞自噬过程中发挥重要作用,其功能缺陷影响神经发生。涡虫是研究中枢神经系统(central nervous system,CNS)再生的良好模型,其头部切除后1周就能再生出一个新的头部。因此,研究Atg6基因在涡虫CNS再生中的作用对探究自噬调控神经发生具有重要意义。本研究首次报道了日本三角涡虫(Dugesia japonica)Atg6基因(DjAtg6)的分子特征,并利用RNAi技术研究了其在涡虫CNS再生中作用。结果显示:DjAtg6 cDNA全长1366 bp,编码423个氨基酸。DjATG6含有ATG6/Beclin 1蛋白家族的Coil-Coil结构域和β折叠α螺旋自噬功能结构域。涡虫沿咽前咽后切割后,DjAtg6表达量显著增加,其转录本主要在新再生的脑神经节表达。RNAi-DjAtg6引起涡虫头部再生迟缓、脑神经结构偏小,并下调神经相关基因的表达。此外,本研究还发现,RNAi-DjAtg6不影响涡虫干细胞的增殖,但下调细胞迁移相关基因mmp1和mmp2的表达,且干扰mmp1和mmp2的表达影响涡虫头再生。因此,本研究结果表明,DjAtg6在涡虫CNS再生的组织重构中发挥重要作用,干扰DjAtg6影响涡虫CNS再生可能与细胞迁移有关,其详细的分子机制尚需进行深入研究。

日本三角涡虫细胞自噬基因Atg5的克隆和功能研究

细胞自噬相关基因Atg5在细胞自噬过程中发挥重要作用,其功能丧失损坏神经发生和轴突再生。涡虫是研究脑再生的良好模型,其头部切除后1周就能再生出1个新的脑结构。因此,研究Atg5基因在涡虫脑再生中的作用对探究自噬调控神经再生具有重要意义。本研究克隆了日本三角涡虫Atg5基因(DjAtg5)的全长cDNA序列,并利用RNAi技术研究了其在涡虫再生中作用。结果显示,DjAtg5 cDNA全长1014 bp,编码284个氨基酸。DjATG5含有ATG5蛋白质家族的Pfam结构域和高度保守的ATG5-ATG12相互结合位点。切割虫体后,DjAtg5表达显著增加。再生3~5天,其转录本主要在新再生的脑结构表达。但是,敲降DjAtg5并未引起涡虫脑再生异常,且对涡虫干细胞的增殖也未见明显影响。研究结果表明,DjAtg5参与涡虫脑结构的重新形成,但不是涡虫再生的重要调控因子。然而,自噬抑制剂3-MA能够阻止涡虫再生,说明细胞自噬机制对涡虫再生非常重要。