鎘的吸收及細胞內(nèi)的重新分布與細胞解毒機制研究.pdf

1、近幾年來，重金屬污染導致群體性健康損害的事件發(fā)生頻繁，重金屬污染及其健康風險成為影響社會和諧穩(wěn)定的關因素之一。鎘是劇毒重金屬元素，在食物鏈的各個環(huán)節(jié)間實現(xiàn)一定的積累和轉移，可以通過消化道等組織器官被直接吸收，從細胞、組織、器官到個體的各個層面對生物體產(chǎn)生一系列毒害作用。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，鎘污染危害日益嚴重，生物修復因為其具有眾多優(yōu)點而備受推崇，其中的關鍵是獲取鎘高耐受性的物種。因而研究鎘的吸收、細胞內(nèi)的重新分布與細胞解毒分子機制對鎘污染

2、防治和環(huán)境修復有著重要意義。釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是簡單的真核生物，它遺傳操作簡單、基因組全序列清楚、易于培養(yǎng)和收獲，是適合研究重金屬響應機制的模式生物。
　　許多研究表明鎘脅迫可以誘導釀酒酵母細胞內(nèi)一系列的生理、生化變化，然而鎘對細胞內(nèi)離子平衡的影響以及鎘和其他離子之間的相互作用研究甚少。因此，我們首先通過ICP-AES方法檢測了鎘處理下Zn2+、Fe3+、Cu2+、K+、Mg2+和Ca2+

3、含量，數(shù)據(jù)顯示Zn2+和Fe3+含量增加，而Cu2+、K+含量降低。后續(xù)的鎘和其它離子之間脅迫響應分析，表明干擾胞內(nèi)陽離子的穩(wěn)態(tài)可能是鎘細胞毒性的一個方面。此外，適當濃度的外源 Zn2+、Ca2+、Fe3+、Mg2+、K+可以補救鎘的毒性影響。
　　通過對酵母必需基因高表達庫的篩選，發(fā)現(xiàn)了六個鎘脅迫響應的基因，包括：OLE1、PRP16、PCL8、MRS6、NOP1、RTP1，其中高表達MRS6后明顯提高細胞對鎘的抗性。MRS6編

4、碼Rab護送蛋白，與YPT1p（Rab家族GTP酶）形成復合物，激發(fā)Rab GTP酶的活性，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體小泡的轉運。深入研究表明 MRS6超表達改變了細胞內(nèi)鎘的分布，但機制獨立于GSH1-YCF1液泡通路，也獨立于鎘的質(zhì)膜轉運子Pca1p通路。進一步的研究結果表明MRS6介導的鎘耐受性依賴于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體囊泡運輸系統(tǒng)的完整性，而且蛋白轉運抑制劑BrefeldinA可以有效阻止MRS6介導的鎘外排。此外，超表達MRS6降低鎘誘導

5、的UPR效應，緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，也是鎘抗性形成的重要原因。
　　最后，我們探討了硫饑餓與mRNA錯譯與鎘抗性之間的聯(lián)系。生物一般通過高精準的基因轉錄、mRNA質(zhì)量控制、核糖體校對等途徑維持遺傳信息的保守性，低水平的mRNA錯譯對于真核生物產(chǎn)生的有利表型了解甚少。我們的研究結果表明鎘處理能誘導mRNA錯譯，mRNA誤譯的增加導致顯著的耐鎘表型，這種表型與通過Sul1p轉運子介導的硫饑餓相關，且過程中需要半胱氨酸的生物合成。該結果提示了