秀丽线虫circRNAs调控氧化石墨烯在体毒性的分子机制研究

发布时间：2020-04-06 01:24

【摘要】：氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)作为一种工程纳米材料由于其独特的理化性质,在众多领域具有潜在应用价值。与此同时GO对人体和环境动物的毒性越来越引起人们的关注,研究其可能产生的毒副作用机制及安全性评价显得尤为重要。模式生物秀丽线虫因其独特优势在生态毒理学研究中得到广泛应用,并逐步建立起多重指标分析系统,不断改进研究技术以提高生态毒性中的灵敏度和检测速度。实验室前期研究已对GO致秀丽线虫的毒性效应的机理有了一定研究,从mRNA、miRNA及lncRNA水平阐述了可能的GO毒性作用机制。circRNAs是一类通过特殊剪接方式形成环状结构的RNA分子,可通过多种方式调控生物学过程,但其调控工程纳米材料毒性效应方面的作用仍然不清楚。本研究以线虫为模式动物,研究circRNAs在体调控GO致秀丽线虫毒性效应的分子机制。利用新一代测序结合qRT-PCR试验,对GO暴露后差异表达的circRNAs进行了筛选和鉴定。为了更接近实际环境中GO暴露情况,我们用环境相关剂量100μg/L进一步筛选到10个差异表达circRNAs,包括8个下调的circRNAs和2个上调的circRNAs。利用RNAi干扰技术及对ROS、运动行为两个毒性评价指标的检测,我们发现circ_0000201、circ_0000247的缺失可能诱导GO毒性的产生,反之,circ_0000115敲减后介导一种保护机制抵抗GO毒性。此外在环境相关剂量10μg/L下也能检测到GO暴露对circ_0000201、circ_0000247干扰线虫的毒副作用。这进一步表明了circRNAs在GO暴露安全性评价中的环境意义。我们进一步对circ_0000115调控GO毒性的分子机制进行解析。结果表明circ_0000115通过与IFC-2蛋白结合,再经由Insulin/IGF-1信号通路中的daf-16在秀丽线虫肠道中发挥调控GO在体毒性的作用。此外circ_0000115同时也在神经元中发挥功能,影响JNK信号通路中jnk-1、mek-1转录水平的表达。本研究从全基因组的范围内筛选调控环境相关剂量下GO体内毒性的circRNAs,并鉴定其生物学功能。进一步阐述circ_0000115调控GO致秀丽线虫体内毒性过程中的具体分子机制,为后续开展研究秀丽线虫circRNAs在工程纳米材料体内毒性及其他生物过程中的调控功能和作用机制研究提供参考和依据。
【图文】：

套索,生成机制,环化,内含子

图 1.1 circRNAs 的两种生成机制套（套索驱动环化及内含子配对环化）[21].1.2 circRNAs 的分类circRNAs 根据来源不同可分为三类：外显子环化 RNA（ecRNAs）、内含化 RNA（ciRNAs）、既有外显子也有内含子环化 RNA（elciRNAs）（图 1.2）大数circRNAs 为ecRNAs，其环化过程需要经典剪接信号以及内含子来调控[iRNAs 的形成依赖于 5’剪接位点 7nt GU 富集元件和 3’端 11nt C 富集元件主要分布在细胞核内，并含有少量 miRNA 结合位点。一种 ciRNA，ci-ankrd过促进转录因子结合从而顺式调控母本基因表达[31]。ciRNA 中含有一种特环状 RNA，trciRNAs。trciRNAs 由转运 RNA（tRNA）前体剪接生成，它的依赖于保守 tRNA motif 以及蛋白酶的参与[32]。elciRNAs 是因其含有内含子同于 ecRNAs，，剪接过程有别于 ecRNA，具体机制还不清楚。

秀丽线虫circRNAs调控氧化石墨烯在体毒性的分子机制研究

circRNAs的分类[25]
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;R99

【参考文献】