秀丽线虫中调控氧化石墨烯毒性以及转运的分子信号
发布时间: 2015-01-06   浏览次数: 2238

2014年10月,Nanoscale 发表了王大勇教授课题组武秋立等有关氧化石墨烯毒性与转运分子调控的研究工作(Molecular signals regulating translocation and toxicity of graphene oxide in nematode Caenorhabditis elegans.Nanoscale, 2014, 6: 11204-11212)。

目前,无论体外和体内实验研究均已经证明了氧化石墨烯(GO)的致毒效应。但是,相对而言GO致毒与转运调控的分子机制尚很大程度上不清楚。秀丽线虫因为其模式生物的特点,在特定表型形成的分子机制研究上具有重要价值。我们利用分子探针Rho B化学结合GO的策略标记GO,使之具有红色荧光。借助秀丽线虫研究体系,我们在一系列可能参与应激反应调控的秀丽线虫突变体中分析Rho B标记的GO转运模式,以期鉴定到可能参与到GO体内转运与毒性调控的分子信号。在诸多突变体中,我们发现hsp-16.48、gas-1、sod-2、sod-3、或aak-2基因突变导致相对于野生型动物更多的Rho B标记GO体内转运,而isp-1或clk-1基因突变则导致相对于野生型动物缩减的Rho B标记GO体内转运。同时,hsp-16.48、gas-1、sod-2、sod-3、或aak-2基因突变诱导了相对于野生型动物更严重的针对初级靶器官(肠道组织)以及次级靶器官(生殖器官与神经元)功能毒害,而isp-1或clk-1基因突变则诱导了相对于野生型动物降低了的针对初级靶器官以及次级靶器官功能毒害。这些分子信号对于GO毒性的调控同样体现在GO暴露的后代动物。进而,我们发现hsp-16.48、gas-1、sod-2、sod-3、或aak-2基因突变可以导致动物呈现相对于野生型动物更为加剧的肠道生物屏障通透性以及延长的排泄周期长度,而isp-1或clk-1基因突变则可以显著抑制GO暴露诱导的肠道生物屏障通透性加剧表型。因此,所鉴定的分子信号对于GO体内转运与毒性的调控在细胞学机制上至少归因于其对于肠道生物屏障通透性和排泄周期长度的调控。在秀丽线虫中,hsp-16.48基因编码热激蛋白,sod-2与sod-3基因编码过氧化物酶,gas-1基因编码线粒体复合物I亚基,isp-1基因编码线粒体复合物III亚基,clk-1基因编码泛醌生物合成蛋白,aak-2基因编码AMP激活的蛋白激酶。本研究为我们深入解析GO体内转运与毒性的分子调控机制奠定了重要基础。