細胞自噬在渦蟲體型重塑中的作用研究

《細胞自噬在渦蟲體型重塑中的作用研究》是依託河南師範大學，由馬克學擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：細胞自噬在渦蟲體型重塑中的作用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馬克學
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

細胞自噬是真核細胞在長期進化過程中形成的一種生存機制，與細胞內許多重要活動有關係。淡水渦蟲是一個非常獨特的動物，具有驚人的再生能力和極強的耐飢餓能力。無論是飢餓過程中退行生長（degrowth）還是再生中體型重塑，渦蟲需要利用自噬機制去清除非必需細胞。因此，渦蟲是研究細胞自噬的理想模式動物。目前渦蟲再生研究的興趣主要集中於幹細胞和體軸重建上，很少涉及細胞自噬在體型重塑中的作用。我們初步研究了持久飢餓對日本三角渦蟲細胞形態結構、生化代謝和基因表達的影響，具有良好的工作基礎。本項目擬採用雷射共聚焦顯微鏡和透射電鏡系統觀察渦蟲細胞自噬的形態學變化、採用轉錄組測序技術獲取細胞自噬相關基因、採用整體原位雜交技術研究細胞自噬相關基因的表達模式、採用RNAi技術分析細胞自噬相關基因在渦蟲再生和飢餓中的作用，從分子、細胞和整體水平研究細胞自噬在渦蟲體型重塑中的作用。

結題摘要

細胞自噬是真核細胞在長期進化過程中形成的一種保護性機制。近年來研究發現，細胞自噬參與細胞增殖、分化、衰老、死亡、遷移和極性形成等多種細胞生物學過程，並且與組織創傷修復、組織形態構建和神經退行性病變等關係密切。渦蟲是研究組織器官再生的良好模式生物。其頭部切除後，3天再生出眼點，7天能夠再生出完整的頭部。渦蟲再生既涉及缺失部分的重新形成（生理性再生）又涉及原有組織的形態學改變（變形再生）。在渦蟲體型重塑過程中，細胞自噬必定發揮重要作用。本課題從亞顯微水平詳細觀察了渦蟲體型重塑過程中細胞形態學變化，證明了細胞自噬和細胞凋亡共同參與渦蟲體型重塑過程。從分子水平共鑑定了15個細胞自噬相關基因的分子特徵。整體原位雜交顯示，DjAtg3、DjAtg4、DjAtg7和DjAtg8主要在渦蟲腸支系統表達，可能與渦蟲體型重塑過程中非必需細胞的清除有關。然而，細胞自噬基因DjAtg1、DjAtg5和DjAtg6在渦蟲新再生的中樞神經（CNS）特異性表達，可能與生理性再生過程中神經組織的重新構建有關。RNAi-DjAtg1嚴重損傷渦蟲頭部再生，3-MA（細胞自噬抑制劑）能完全抑制渦蟲頭部再生，說明細胞自噬是渦蟲頭部CNS再生所必需的分子機制，可能參與神經細胞的分化和神經細胞的極性形成。結論：提高細胞自噬基因的表達可能有助於神經創傷修復，這對將來神經再生醫學具有重要意義。