應(yīng)用基因組學(xué)方法篩選FL細(xì)胞對微囊藻毒素-LR暴露的應(yīng)答基因.pdf

1、自上世紀(jì)70年代以來，由于水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致世界范圍內(nèi)藍(lán)藻水華頻繁發(fā)生。由藍(lán)藻的一些種屬(主要是銅綠微囊藻)所產(chǎn)生的毒素—微囊藻毒素對人類和動物都構(gòu)成了嚴(yán)重的影響。微囊藻毒素是一種單環(huán)七肽，其中5個(gè)氨基酸為固定成分，一般結(jié)構(gòu)為(D-Ala-L-X-erythro-β-methyl-D-isoAsp-L-Y-Adda-D-isoGLu-N-Methldehydro-Ala)，其中Adda(3-amino-9-methoxy-2,6,8-tr

2、imethyl-10-phenyldeca-4,6-dienoicacid)是一種特殊氨基酸，是微囊藻毒素生物活性所必須的基團(tuán)。X，Y為兩種可變的氨基酸，因此產(chǎn)生60多種同類物。微囊藻毒素-LR(X，Y位分別是亮氨酸L和精氨酸R)是微囊藻毒素中最常見，毒性最大的一種。同位素示蹤實(shí)驗(yàn)顯示微囊藻毒素進(jìn)入體內(nèi)后主要分布在肝臟，腎臟和腸道也有不同程度的蓄積，提示這三個(gè)器官是它的靶器官。大量的體外實(shí)驗(yàn)表明微囊藻毒素對很多不同種類的細(xì)胞都具有毒理學(xué)

3、作用，包括肝細(xì)胞、腎細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞及淋巴細(xì)胞。 目前對于微囊藻毒素致毒的分子機(jī)制的研究主要從以下的幾個(gè)方面進(jìn)行：蛋白磷酸酶PP1和PP2A的抑制，對細(xì)胞骨架的影響，氧化損傷，細(xì)胞調(diào)亡，細(xì)胞增殖，DNA損傷等，但還遠(yuǎn)沒有闡述清楚，甚至還存在一些矛盾的地方如微囊藻毒素能介導(dǎo)細(xì)胞凋亡而同時(shí)也能促進(jìn)細(xì)胞增殖及促癌癥發(fā)生。作為一種外來的污染物，它進(jìn)入細(xì)胞后對細(xì)胞功能的影響必然是十分廣泛的，更多的被毒素作用的靶分子是否

4、存在？為了更好地闡述微囊藻毒素誘導(dǎo)后參與細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的靶分子，傳統(tǒng)的方法已不能滿足高通量的需求。隨著人類基因組計(jì)劃的完成，研究人員開始從整體上通過全面認(rèn)識基因組的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)來揭示生命活動的規(guī)律和機(jī)制?；蛐酒夹g(shù)的誕生為系統(tǒng)和全面的研究基因的轉(zhuǎn)錄提供了有效的工具，通過基因芯片技術(shù)可以高通量檢測人類幾乎所有基因的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)。比較不同細(xì)胞、組織、不同發(fā)育階段和不同生理病理狀態(tài)、不同環(huán)境刺激因素反應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)情況，從而闡明各自生命活動和疾病

5、的規(guī)律及其分子機(jī)制。 因此本研究應(yīng)用Affymitrix公司的人類全基因組表達(dá)譜芯片和ABI公司的低密度表達(dá)譜芯片來高通量的研究微囊藻毒素暴露后的差異表達(dá)基因，研究可能存在的差異表達(dá)基因與毒素作用的濃度和時(shí)間之間的關(guān)系。同時(shí)通過生物信息學(xué)方法對差異表達(dá)基因進(jìn)行分類，探討不同功能基因的表達(dá)改變在微囊藻毒素產(chǎn)生細(xì)胞毒性中的作用。 結(jié)果：1.兩種芯片共檢測到差異表達(dá)基因近2000個(gè)，這些基因編碼的蛋白涉及細(xì)胞的多種功能，包括：

6、細(xì)胞凋亡，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)，細(xì)胞生長和分化，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，新陳代謝，細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成等。 2.研究發(fā)現(xiàn)有50個(gè)基因在1μM微囊藻毒素-LR處理的不同時(shí)間處理組均發(fā)生表達(dá)改變。 3.通過兩種芯片檢測結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)13個(gè)基因在兩種芯片實(shí)驗(yàn)中均有表達(dá)改變，而這些基因未見報(bào)道與微囊藻毒素-LR的致毒機(jī)制相關(guān)。 結(jié)論：1.微囊藻毒素-LR作用后細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了廣泛的變化，有眾多的基因參與了應(yīng)答，這些基因的編碼產(chǎn)物涉及細(xì)胞的不同功