2024年3月20日，Science子刊Science Advances上以Article形式在线发表了我院昆虫科学与技术研究所李胜团队完成的题为“ERK-activated CK-2 triggers blastema formation during appendage regeneration”的研究论文，该研究利用具有较强附肢再生能力的美洲大蠊和斑马鱼为模型，揭示了ERK/CK-2激酶通路被快速的磷酸化修饰并激活，从而驱动基芽的形成以促进断肢再生的保守性机制。

动物界中，许多物种都具有不同程度的组织或器官再生能力。例如，涡虫和水螅类动物的整个身体都可以再生，斑马鱼、爪蟾和蝾螈具有较强的附肢再生能力，而多数陆生脊椎动物和哺乳动物的肢体受到损伤后仅仅形成瘢痕来修复受损组织。研究显示，在大多数具有较强再生能力的动物中，附肢再生通常涉及在损伤部位形成异质性细胞组成的芽基，但是高等哺乳动物缺少了芽基形成的过程。因此，如何快速的形成芽基成了断肢再生的关键步骤。大多数研究主要集中于损伤修复已经完成而芽基正在形成的时间点，这导致最早期的关键信号对于再生的作用被忽略。

该研究中，作者首先围绕美洲大蠊腿部再生的早期起始信号进行深入挖掘，发现美洲大蠊腿部受损后ERK这一激酶被快速激活，并进一步驱动芽基形成和腿部再生。为进一步探究ERK起始断肢再生的机制，作者通过Pull down质谱筛选和活体基因功能验证等方法筛选到ERK下游潜在靶蛋白激酶CK-2，敲降该基因的表达可以完全阻断美洲大蠊腿部的再生。并利用Co-IP和遗传操作方法证明了CK-2是ERK的直接下游靶标，且p-ERK可以直接对CK-2进行磷酸化修饰。接下来在细胞水平发现CK-2和ERK蛋白在细胞内存在共定位，且主要在再生组织和细胞中高表达，ERK/CK-2磷酸化通路主要通过影响芽基形成过程来调控美洲大蠊腿部再生。通过进一步的RNA-Seq筛选，发现CK-2主要通过影响细胞有丝分裂基因如Thoc7、Disco-r、Dll和Zelda的表达来控制芽基细胞的增殖。同时，作者利用脊椎动物斑马鱼为模型，证明了ERK/CK-2激酶通路通过驱动芽基细胞的有丝分裂和增殖来控制尾鳍再生的机制保守性。

ERK/CK-2激酶通路在进化上非常保守，这是首次被报道其具有促进动物肢体再生的重要功能。该论文发现的ERK/CK-2被快速磷酸化激活的机制为研究动物肢体再生的起始信号提供新的关键靶标，也为解答高等哺乳动物无法起始再生过程带来新的见解，推动了动物肢体再生领域的向前发展。

华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所张小帅副研究员、硕士毕业生魏琳为共同第一作者，李胜教授、任充华研究员和张小帅副研究员为共同通讯作者。本研究也得到了华南师范大学脑科学与康复医学研究院刘彦梅教授、生命科学学院昆虫科学与技术研究所的刘素宁研究员、袁冬伟副研究员的大力帮助。国家自然科学基金、广东省自然科学基金和岭南现代农业实验室基金等基金对该项目提供了支持。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk8331

撰稿人：任充华

初审：周爽

终审：高彩吉

• 发布时间：
• 2024-03-21 11:51:00 来源：华南师范大学生命科学学院 点击： 收藏本文

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