linc-37和linc-5调控氧化石墨烯致秀丽线虫毒效应的分子机制研究

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新型纳米材料氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)因其具有良好的亲水性、生物相容性、超高的比表面积等独特的物理化学性质,在生物医学等领域具有广泛应用前景。尽管这类新型纳米材料已有大量研究,但其生物安全性以及潜在的环境和人类健康影响也受到越来越多的关注。模式生物秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)已成为神经毒理学、遗传毒理学以及环境毒理学等研究领域重要的模型,本实验室之前从mRNA、microRNA和部分lncRNA水平阐述了氧化石墨烯致秀丽线虫的毒效应分子机制。长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)通常被定义为长度大于200个核苷酸的非蛋白编码转录物,其可以被剪接、加帽和多腺苷酸化,在多种生物学进程中发挥重要作用。尽管如此,绝大多数注释的lncRNA在调控纳米材料毒效应的分子机制和生物学功能仍不为人所知。本研究中我们利用秀丽线虫为体内评价体系,致力于深入研究特定lncRNAs调控GO致秀丽线虫毒效应的分子机制。首先,利用qRT-PCR筛选出GO(100μg/L)暴露后的4个差异表达的lncRNA(linc-37、linc-5、linc-103和XLOC010849),并且通过RNAi干扰技术及肠道ROS生成、运动行为两个毒性评价终点的检测发现linc-37和linc-5 RNAi干扰后对GO毒效应表现为抗性,表明linc-37和linc-5的功能缺失介导一种保护机制来抵抗对GO的毒效应。我们进一步发现linc-37主要在肠道和神经元两个组织部位来发挥调控GO毒效应。在神经元中,linc-37作用于JNK信号通路中JNK-1上游,再经由肠道p38 MAPK(NSY-1-SEK-1-PMK-1)和胰岛素DAF-2-DAF-16级联信号通路调控GO致秀丽线虫的毒效应。linc-5主要在神经元来发挥调控GO毒效应,并且神经元linc-5作用于ERK信号通路中MPK-1上游,再经由肠道p38 MAPK(NSY-1-SEK-1-PMK-1)级联信号通路进而调控GO的毒效应。因此,本研究结果揭示了linc-37与linc-5在特定组织部位调控GO毒效应的分子机制,暗示linc-37与linc-5至少可以经由已知信号通路来调控GO毒效应。本研究为后续研究非编码RNA对工程纳米材料毒效应的调控功能提供新的参考与依据,也有助于进一步制定有效的预防策略。
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