论文部分内容阅读
近年来,表观遗传调控在响应环境毒物或应激毒效应调控过程中的作用受到广泛关注。组蛋白甲基化是生物体基因表达的重要表观遗传调控机制之一。生物体内的组蛋白甲基化水平由甲基转移酶和脱甲基酶的活性平衡来调控。目前,已鉴定出多种甲基化相关信号参与调控环境暴露毒效应。纳米聚苯乙烯（PS-NPs）是纳米塑料的一种,由于在海洋、土壤和空气等生态系统中均能检测到,而且人们越来越关注其对环境生物甚至人类的潜在毒效应。秀丽线虫对环境毒物毒效应非常敏感,是研究分子毒理学的重要模型。关于秀丽线虫暴露PS-NPs诱导的毒效应以及一些响应的调控机制已做了许多研究,但是组蛋白甲基转移酶相关信号是否也参与PS-NPs毒效应的调控尚未研究。本文侧重分析组蛋白甲基转移酶相关信号调控PS-NPs毒效应的分子机制。1.秀丽线虫甲基转移酶MET-2调控纳米聚苯乙烯毒效应的分子机制在秀丽线虫中,长期暴露1–100μg/L PS-NPs（100 nm）显著降低MET-2（H3K9甲基转移酶）的表达。同时,met-2的RNAi敲减抑制了PS-NPs致活性氧（ROS）产生和运动行为降低的毒效应,表明met-2表达量的降低反映了一种保护性响应。MET-2可以同时在肠道细胞和生殖细胞中参与调控PS-NPs的毒效应。在暴露PS-NPs的秀丽线虫中,met-2的肠道RNAi敲减显著增加了daf-16、bar-1和elt-2的表达。同时,daf-16、bar-1或elt-2的肠道RNAi敲减抑制了met-2（RNAi）秀丽线虫对PS-NPs毒效应的抗性,表明MET-2在肠道细胞中作用于ELT-2、BAR-1和DAF-16的上游参与调控PS-NPs毒效应。此外,lin-65的肠道RNAi敲减显著抑制met-2（RNAi）秀丽线虫对PS-NPs毒效应的抗性,并且daf-16、bar-1或elt-2的RNAi敲减进一步抑制肠道过表达LIN-65秀丽线虫对PS-NPs毒效应的敏感性,表明肠道LIN-65作用于MET-2下游并同时作用于DAF-16、BAR-1与ELT-2上游调控PS-NPs毒效应。在暴露PS-NPs的秀丽线虫中,met-2的性腺RNAi敲减显著降低了wrt-3和pat-12的表达。同时,wrt-3或pat-12的RNAi敲减进一步抑制了性腺过表达MET-2秀丽线虫对PS-NPs毒效应的敏感性,表明MET-2在生殖系细胞中作用于PAT-12和WRT-3的上游调控PS-NPs毒效应。此外,lin-65的性腺RNAi敲减也能抑制met-2（RNAi）秀丽线虫对PS-NPs毒效应的抗性,并且lin-65（RNAi）秀丽线虫对PS-NPs毒效应的敏感性能被pat-12或wrt-3的性腺RNAi敲减所抑制,表明LIN-65作为MET-2在生殖细胞中调控PS-NPs毒效应的下游靶点,并通过抑制其下游靶点PAT-12和WRT-3活性发挥功能。因此,秀丽线虫中MET-2介导的甲基化调控对应对纳米塑料的保护性响应诱导提供了一种重要的分子基础。2.秀丽线虫甲基转移酶调控纳米聚苯乙烯跨代毒效应的分子机制秀丽线虫P0代暴露20 nm PS-NPs（≥1μg/L）致运动行为降低和后代数目减少的毒效应可以传递给未暴露的后代。在预测环境浓度（1μg/L）下,暴露PS-NPs只改变了7个甲基转移酶（HMT）相关基因的表达,其中3个基因（met-2、ttll-12、set-6）表达量显著升高,4个基因（set-5、set-12、set-26和set-23）表达量显著下降。在暴露PS-NPs的秀丽线虫中,met-2、set-6的种质细胞RNAi敲减显著抑制了PS-NPs致运动行为降低和后代数目减少的跨代毒效应,表现出对PS-NPs跨代毒效应的抗性;而set-26的种质细胞RNAi敲减则显著加剧了PS-NPs致运动行为降低和后代数目减少的跨代毒效应,表现出对PS-NPs跨代毒效应的敏感性。在暴露PS-NPs的秀丽线虫中,met-2的种质细胞RNAi敲减显著增加了pat-12和wrt-3的表达。此外,秀丽线虫种质细胞中RNAi敲减pat-12或wrt-3显著抑制PS-NPs的跨代毒效应,表明PAT-12和WRT-3均参与了PS-NPs暴露诱导的跨代毒效应调控。同时,pat-12或wrt-3的RNAi敲减显著抑制了性腺过表达MET-2秀丽线虫对PS-NPs跨代毒效应的敏感性,表明PAT-12和WRT-3可以作为种质细胞MET-2调控PS-NPs跨代毒效应的下游靶点。更进一步地,在种质细胞中,胰岛素多肽INS-3和INS-39共同作为PAT-12和WRT-3调控PS-NPs跨代毒效应的下游靶点,通过跨代靶向胰岛素受体DAF-2参与调控PS-NPs跨代毒效应。因此,我们提出了一个参与PS-NPs跨代毒效应调控的种质细胞信号级联MET-2-PAT-12/WRT-3-INS-3/INS-39-DAF-2。总之,本研究解析了组蛋白甲基转移酶相关信号调控PS-NPs毒效应的相关分子机制。在对PS-NPs暴露当代的保护性响应调控中,MET-2在肠道中通过MET-2-LIN-65-ELT-2/BAR-1/DAF-16信号级联,在生殖细胞中通过MET-2-LIN-65-PAT-12/WRT-3信号级联而提供了一种重要的甲基化调控分子机制。在调控PS-NPs跨代毒效应过程中,组蛋白甲基转移酶相关信号MET-2、SET-6和SET-26均发挥重要功能,其中种质细胞MET-2通过MET-2-PAT-12/WRT-3-INS-3/INS-39-DAF-2信号级联发挥调控PS-NPs跨代毒效应的功能。本研究将加深我们对于PS-NPs毒效应表观遗传调控机制的理解。