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细胞定向迁移在胚胎发育、组织形成、伤口愈合、癌症发生等生理病理过程中发挥重要作用。细胞在直流电刺激下发生朝向电场的正极或负极迁移的现象称为细胞的趋电性,然而,人们对细胞响应电场的机制并不清楚。利用模式生物盘基网柄菌（Dictyostelium discoideum）作为研究对象,人们发现了细胞的趋电性运动是受基因和蛋白质调控的。本项目以盘基网柄菌中的促丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）和磷酯酰肌醇-3-激酶（phosphalyl inositol 3-kinase,PI3K）为研究对象,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对其编码基因进行敲除,并探究基因与细胞趋电性之间的关系。将野生型细胞AX2和erk A-突变株分别置于电场强度为12 V/cm的直流电场中,用实时录像系统记录细胞30 min内的运动轨迹后,用分析软件对细胞的运动情况进行统计。结果发现,野生型细胞AX2在直流电场中的方向性为0.85±0.02,方向持续性为0.36±0.01,平均轨迹速度为3.34±0.08μm/min,平均位移速度为1.26±0.05μm/min;erk A-突变株的方向性为0.89±0.01,方向性持续性指数为0.43±0.01（P＜0.05,n=200）,平均轨迹速度为4.36±0.09μm/min,平均位移速度为1.9±0.06μm/min（P＜0.001,n=200）,以上结果表明erk A不影响细胞在电场中运动的方向,但对速度起抑制作用。将野生型细胞和突变株细胞分别置于电场强度为12 V/cm的直流电场中,用实时录像系统记录细胞30 min内的运动轨迹后,用分析软件对细胞的运动情况进行统计。结果发现,突变株在直流电场中也是朝向电场负极迁移,其中,pik A-突变株的方向性为0.95±0.01（P＜0.05,n=200）,方向持续性为0.60±0.01（P＜0.001,n=200）,平均轨迹速度为4.85±0.20μm/min（P＜0.001,n=200）,平均位移速度为3.04±0.17μm/min（P＜0.001,n=200）;pik B-突变株的方向性为0.94±0.01（P＜0.05,n=200）,方向持续性为0.62±0.01（P＜0.001,n=200）,平均轨迹速度为5.48±0.15μm/min（P＜0.001,n=200）,平均位移速度为3.46±0.13μm/min（P＜0.001,n=200）;pik C-突变株的方向性为0.53±0.04（P＜0.001,n=200）,方向持续性为0.32±0.01,平均轨迹速度为4.57±0.10μm/min（P＜0.001,n=200）,平均位移速度为1.54±0.05μm/min（P＜0.01,n=200）;pik F-细胞的方向性为0.62±0.04（P＜0.01,n=200）,方向持续性为0.44±0.01（P＜0.01,n=200）,平均轨迹速度为4.38±0.12μm/min（P＜0.001,n=200）,平均位移速度为1.97±0.07μm/min（P＜0.001,n=200）;pik G-细胞的方向性为0.74±0.02,方向持续性为0.43±0.01（P＜0.01,n=200）,平均轨迹速度为2.91±0.08μm/min（P＜0.05,n=200）,平均位移速度为1.35±0.06μm/min;pik H-细胞的方向性为0.89±0.01,方向持续性为0.47±0.01（P＜0.001,n=200）,平均轨迹速度为5.11±0.13μm/min（P＜0.001,n=200）,平均位移速度为2.49±0.09μm/min（P＜0.001,n=200）,以上结果表明,6个PI3K的编码基因在盘基网柄菌细胞的趋电性运动中发挥的作用不同。为了探究PI3K/Akt/ERK信号通路在细胞趋电性中的作用,本研究利用蛋白质印迹技术探究了突变株中ERK和Akt的表达。结果显示,与野生型细胞中蛋白表达相比,erk A-突变株的p-Akt表达量增加;pik A-和pik B-突变株中p-Akt表达也显著高于野生型细胞,pik A-和pik B-突变株中p-ERKB的表达量显著增加。以上结果表明,突变株中p-Akt的高表达促进细胞的运动,突变株中p-ERKB高表达则促进细胞对电场响应。结论:盘基网柄菌中两个MAPK编码基因对细胞趋电性的作用不同;编码PI3K的6个基因在细胞趋电性中发挥的作用不同,其中,pik A和pik B抑制细胞对电场的响应和细胞的运动速度。