特异性蛋白1(specificity protein 1，SP1)作为SP转录因子家族成员，通过调控细胞周期蛋白D、E-钙黏蛋白及FLIP等基因转录，参与多个生物学过程。然而，SP1在动物肢体再生方面的功能及调控机制目前仍不清楚，阐明其调控作用对于深入理解再生过程的分子网络具有重要意义。2026年9月28日，华南师范大学张小帅课题组在《遗传》上发表了题为“美洲大蠊肢体再生中SP1调控作用的转录组分析”的研究论文。该研究以美洲大蠊为模型，探究了SP1对肢体再生调控作用的转录机制，拓展了肢体再生模型的物种谱系，也为再生相关基因的跨物种保守机制提供了新见解。

研究人员采用RNA干扰技术特异性沉默SP1表达，并对美洲大蠊四龄若虫进行断肢处理，观察分析蜕皮后的再生表型(图1)。通过表型观察发现，dsMock对照组和dsSP1实验组的未断腿(左腿)在蜕皮后结构和长度均没有差异(图1，A和B)，说明SP1的缺失并不影响正常肢体的生长和维持；但对于再生腿(右腿)，dsMock对照组再生正常，而dsSP1实验组则表现出显著的再生障碍，无法形成正常的腿部结构，肢体再生受到明显抑制(图1，C和D)。以上结果揭示，SP1基因在美洲大蠊肢体正常生长过程中不发挥显著作用，但在损伤后被迅速诱导表达，促进肢体再生。

为进一步揭示其调控机制，研究人员对转录组数据进行了GSEA分析（图2）。结果显示，干扰SP1基因后，4个代表性通路呈现显著且方向相反的富集。其中，突触靶标识别(synaptic target recognition，NES=2.036，P=0.001704)和细胞外空间(extracellular space，NES=2.055，P=0.00149)均呈现显著的正富集(图2，A和B)，提示SP1缺失导致神经元导向识别以及分泌到细胞外基质相关功能的基因集被异常激活，可能引发神经支配紊乱以及细胞外微环境的过度重塑，从而损害再生组织的结构稳定性与功能整合。与之相反的是，胚层分节(blastoderm segmentation，NES=-1.811，P=0.002688)和前/后轴特化(anterior/posterior axis specification，NES=-1.818，P=0.002591)均呈现显著的负富集(图2，C和D)，表明SP1的缺失导致这两类与胚胎体节形成和体轴极性建立相关的基因集整体表达下调。可见，“模式形成受抑+微环境过度活化”的双重不平衡，共同驱动了再生腿畸形(图1 C)，最终导致再生失败。

图1 干扰SP1后抑制美洲大蠊肢体再生

A：干扰SP1后美洲大蠊正常腿表型。注射dsRNA 15天后，四龄若虫经历正常蜕皮，拍摄正常腿生长表型。B：干扰SP1后的正常腿表型统计。dsMock作为对照组，dsSP1作为实验组，采用独立样本Student’s t检验进行统计分析，P=0.6364。C：干扰SP1后美洲大蠊肢体再生表型。注射dsRNA 15天后，四龄若虫经历正常蜕皮，拍摄再生腿表型。红色虚线代表截肢处。D：干扰SP1后的再生腿表型统计。dsMock作为对照组，dsSP1作为实验组，采用独立样本Student’s t检验进行统计分析，P=0.0002。

图2 干扰SP1基因后美洲大蠊再生腿转录组的GSEA分析

A：突触靶标识别通路；B：细胞外空间通路；C：前/后轴特化通路；D：胚层分节通路。横轴为排序数据集(按差异表达倍数变化排序的全部基因)，纵轴为运行富集分数(running enrichment score)，红色或蓝色曲线表示富集分数的动态变化，黑色竖线代表每个基因的排序指标(ranked list metric)。NES数值为负数，表示基因集在排序列表底部(下调基因中)富集，NES数值为正数，表示在顶部(上调基因中)富集。

综上所述，SP1转录因子在美洲大蠊腿再生中扮演着协调发育模式形成与细胞外稳态的双重角色：既维持胚层分割和体轴特化等模式基因的正常表达，又适当抑制突触识别和胞外空间相关基因的过度上调。当SP1被干扰后，模式形成通路受抑与微环境通路过度活化的不平衡状态，最终导致再生腿的功能缺陷，抑制再生。该研究验证了美洲大蠊作为肢体再生研究无脊椎动物模型的应用价值，并揭示SP1是一个进化保守的再生调控基因，通过调控前/后轴特化和胚层分节相关基因集发挥作用。这一发现扩充了肢体再生领域的模式生物谱系，为再生相关基因跨物种保守性的调控机制提供了新线索。

华南师范大学张小帅研究员为论文通讯作者，硕士研究生吴镓琳为论文第一作者。该研究获得国家青年科学基金B类、国家自然科学基金面上项目和广东省自然科学基金杰出青年项目的资助。

文章录用版链接：吴镓琳, 詹前霖, 杨子安, 刘嘉玮, 李琳, 毛欧阳, 李胜, 张小帅. 美洲大蠊肢体再生中SP1调控作用的转录组分析. 遗传,2026. DOI:10.16288/j.yczz.26-123

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