多疣壁虎CD59调节再生位置记忆的机理研究

具有再生能力的成体动物能够精确地再生出组织或器官所丢失的相应结构，是因为再生芽基细胞表面存在特异的位置记忆分子。最近我们发现，位置记忆分子非两栖类蝾螈附肢再生所特有，爬行动物多疣壁虎断尾再生也存在同样的位置记忆分子CD59/Prod1，但存在不同的调控机制。在系统进化上，阐明多疣壁虎CD59位置记忆功能的分子基础将更有助于为揭开高等动物附肢不能再生的谜团提供新思路。本课题拟通过细胞示踪明确多疣壁虎断尾芽基细胞建立位置记忆的时间及其干扰位置记忆对再生器官表型的影响；鉴定位置记忆存在的芽基细胞类型，并建立体外的细胞模型；确定CD59位置记忆功能域以及活性位点；通过免疫共沉淀结合蛋白质谱方法，分离位置记忆分子CD59的配体，研究其与位置记忆之间的相关性；应用基因芯片结合核心信号流分析寻找调控位置记忆的核心因子。通过阐明CD59位置记忆功能的分子基础，为组织和器官再生提供新的理论依据。

低等脊椎动物附肢丢失后能够完整地再生出相应的组织和结构，是由于芽基细胞具有位置记忆。芽基细胞位置记忆特性，在系统演化中是否具有普遍性尚不清楚。我们的前期研究表明，爬行动物多疣壁虎断尾后，芽基细胞同样存在位置记忆，调节断尾再生，CD59是调节位置记忆的关键分子。为进一步研究CD59调节位置记忆的分子机制，课题组通过免疫组化明确了位置记忆产生的时间和组织；构建了不同的CD59截断体，通过电转染技术，阐明CD59全长序列是发挥位置记忆功能所必须的；以CHO细胞为模型，通过过表达壁虎CD59发现，具有保护补体激活的细胞裂解作用；壁虎断尾芽基采用腺病毒干预CD59表达，影响断尾软骨的再生；CD59的异常表达，影响芽基干细胞向软骨始祖细胞的分化，但不影响芽基细胞的增殖；在芽基细胞中，所有的软骨始祖细胞都表达CD59；干预CD59分子的表达，影响SOX9进而影响Col2a1和Aggrecan等软骨形成相关基因的表达，同时也影响osteocalcin 和osteopontin硬骨形成相关基因的表达。该结果首次阐明了爬行动物断尾再生中存在位置记忆，芽基细胞位置记忆特性在系统演化中具有普遍性；位置记忆分子CD59通过调控芽基细胞向软骨始祖细胞的分化，发挥位置记忆功能，调节断尾再生。该结果为研究高等哺乳动物的附肢再生提供了重要参考。