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东亚三角涡虫是扁形动物门的代表动物,首次出现了两侧对称和中胚层,具有极强的再生能力,已经成为研究动物进化、胚胎发育及再生的重要模式动物。p53基因作为著名的抑癌基因,在维持基因组稳定性的方面发挥着重要作用,P53还是一种序列特异性转录因子,含有两个反式结构域,当细胞受到刺激,如DNA损伤、缺氧、营养匮乏等,可以通过靶基因内部或上游的P53反应元件结合反式结构域,激活靶基因的转录,从而调控DNA损伤修复、细胞增殖、衰老和凋亡等细胞进程。本研究从东亚三角涡虫(Dugesia japonica)cDNA文库中,获得了具有完整编码框的p53基因,利用Northern杂交、整体原位杂交、RT-PCR等分子生物学手段来研究涡虫不同时期Djp53基因的表达情况,以期了解涡虫Djp53基因在胚胎发育、涡虫成虫和再生过程中的功能;并构建了L4440-Djp53干扰载体,以推测Djp53基因在涡虫不同时期可能承担的生物学功能;并在体外合成Djp53、Dj14-3-3和DjRhoA的双链RNA,分别注射涡虫,提取总RNA,利用Realtime-PCR检测Djp53、Dj144-3-3、DjRhoA及DjMLC的相对表达量变化,推测它们之间的相互关系。 从东亚三角涡虫cDNA文库中获得编号为K228的cDNA克隆,序列经NCBI BLASTP程序比对,利用InterProScan和Motif Scan预测蛋白结构,发现具有转录激活区、特异性DNA结合域、核定位信号肽等P53的保守域,因此命名为Djp53基因,全长909 bp,最大开放阅读框为849bp,编码283个氨基酸组成的蛋白质。 利用整体原位杂交检测Djp53基因在东亚三角涡虫胚胎发育过程的表达情况表明在胚胎发育早期,没有检测到Djp53信号,Djp53在胚胎咽形成的第三阶段开始表达,信号出现在胚胎咽一侧,之后逐渐加强,主要集中在神经原基、神经索和咽,前端信号更强烈。在器官完全分化孵化成幼虫后,Djp53在涡虫从头到尾的实质组织中均匀表达。说明Djp53基因在涡虫胚胎发育过程中发挥着重要作用,早期与神经原基和神经索形成有关,当器官完全分化后与多功能干细胞(neoblasts)的维持有关。 利用整体原位杂交和RT-PCR检测整体和再生的涡虫,发现再生过程中,Djp53在再生1、3、5天在胚基表达,且在第三天表达量最高,而再生7天、10天和成熟的涡虫与幼虫表达位置一致,在实质组织均匀表达,且表达较弱;RNA干扰后的RT-PCR检测显示,Djp53表达量显著下降,涡虫不能正常再生或出现眼点缺陷,Djp53仅在中枢神经系统表达。由此推断,东亚三角涡虫Djp53基因在早期胚基发育阶段,通过调节多功能干细胞(neoblasts)的迁移和增殖分化影响早期胚基的形成,是涡虫早期胚基发育必不可少的一个基因,并且在涡虫成体和再生后期对多功能干细胞(neoblasts)的维持具有重要的作用。 为了研究相关信号通路,合成Djp53、Dj14-3-3、DjRhoA双链RNA,分别注射涡虫,提取总RNA,利用Realtime-PCR检测特异基因干扰后其他基因表达量变化情况,结果表明特异沉默Djp53基因后,而RhoA和14-3-3的相对表达量分别增加了119%和120%,DjMLC只增加了14%;特异沉默DjRhoA基因后,Djp53和Dj14-3-3的相对表达量分别增加了110%和960%,DjMLC增加了32%;特异沉默Dj14-3-3基因后,DjRhoA、DjMLC和Djp53相对表达量分别降低了26%、29%和40%,说明p53、14-3-3、RhoA及MLC在涡虫中存在相互关系。