《生物礦化細胞對珍珠層形成的作用及其調控機制》是依託清華大學，由張榮慶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：生物礦化細胞對珍珠層形成的作用及其調控機制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張榮慶
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
珍珠的形成是典型的生物礦化過程，具有十分重要的研究價值，外套膜和珍珠囊是珍珠質形成的器官，它們的生理活動伴隨著珍珠質的分泌形成珍珠的過程，決定著形成珍珠的品質，珍珠形成機理的研究一直是人們所關注的重點。本課題以合浦珠母貝為研究材料，從外套膜和珍珠囊中分離具有持續分裂能力的細胞，評價其在體外生長分裂能力，探索其體外分泌基質蛋白和調控珍珠層形成的機理；篩選出促礦化細胞增殖的外源刺激物，用於指導培養基最佳化，以期獲得適合貝類細胞增殖生長的培養基；建立原代外套膜和珍珠囊培養細胞礦化研究模型，用於研究礦化細胞分泌基質蛋白的調控機制，初步篩選出對貝殼生長和珍珠質形成起到重要調控作用的礦化細胞種類，並對其在珍珠質生物礦化中的調控作用和調控機理進行深入研究，揭示礦化細胞在珍珠質形成中的功能和作用機理，提出珍珠生產的生物學措施。
結題摘要
珍珠質是典型的生物礦化產物，具有良好的機械性能和生物相容性。目前普遍認為外套膜組織是負責沉積珍珠質的主要器官，因此研究外套膜對珍珠質的形成的調控作用一直是生物礦化領域所關注的重點。本課題以合浦珠母貝為研究材料，對外套膜組織進行離體培養，深入研究外套膜原代細胞對碳酸鈣沉積的調控機理。我們首先對培養基進行改良，發現添加的四種脊椎動物源細胞因子：EGF、ECGS、IGF-1和bFGF均能顯著提高原代培養細胞的活性、貼壁能力和遷移能力，並促進基質蛋白pif80、n16和accbp基因的表達（IGF-1對基質蛋白基因的表達有一定抑制作用）。通過密度梯度離心和流式細胞儀對離體的外套膜細胞進行分離，免疫螢光和western blot分析表明P2和P3組分為上皮細胞並且能表達KRMP、Pif80和Nacrein。同時，Real-time PCR分析也證實了體外培養的外套膜細胞保持合成和分泌基質蛋白（ACCBP、Pif80和Nacrein）的能力，另外細胞也保持著與貝殼形成相關的鹼性磷酸酶和碳酸酐酶的高活性，表明離體培養的外套膜細胞保持了其作為礦化細胞的能力。偏振光顯微鏡和電子掃描顯微鏡發現細胞內分布大量的晶體顆粒物，FTIR和XRD技術證實該晶體顆粒物是無定形碳酸鈣，鍶離子標記顯示外套膜細胞從頭合成無定形碳酸鈣，我們的結果顯示外套膜細胞通過無定形碳酸鈣進行生物礦化活動，可能直接參與合浦珠母貝貝殼的形成。此外，本項目研究還發現了合浦珠母貝血細胞在貝殼形成中的重要作用。我們首先完成了血細胞的分類鑑定並在間液腔中發現存在大量的血細胞。這些血細胞通過外套膜外表面的微孔進出間液腔。細胞總蛋白質譜分析鑑定了血細胞中的許多免疫和礦化相關蛋白成分。在注射脂多糖刺激和貝殼損傷刺激後，間液血細胞的免疫基因和礦化相關基因均有一定的回響。同時，偏光顯微鏡、掃描電鏡和EDS分析發現部分血細胞能攜帶碳酸鈣晶體，並出現在礦化前沿部位，表明血細胞可能同時參與了免疫和礦化。我們的研究建立了以外套膜原代細胞培養為基礎的探究珍珠質形成機理的研究方法，闡明了對外套膜細胞和血細胞在貝殼生長和珍珠質形成中的重要調控作用，為提高人工育珠的質量提供了理論依據。
