蓝光对线虫胚胎发育的抑制作用及ROS调控通路研究

发布时间：2020-03-29 18:01

【摘要】：松材线虫Bursaphelenchus xylophilus是引起松树萎蔫病(Pine Wilt Disease)的重要病原线虫,秀丽线虫Caenorhabditis elegans是目前科学界最具代表性的模式线虫。正常情况下,前者生活在松树体内,后者生活在土壤中,均少有机会受到光照。因此,国内外对于这两种线虫光生物学方面的研究甚少。本文研究发现,蓝色光照(λ=462±6nm;1200 Lx)能够显著抑制这两种线虫的胚胎孵化,我们首次利用酶联免疫吸附试验(Elisa酶标法)明确了蓝光滞育线虫胚胎的主要原因是持续光照导致细胞内多种活性氧ROS含量的显著提升。为了进一步揭示光照下胚胎细胞产生ROS并导致线虫胚胎滞育乃至死亡的内在机制,我们对两种线虫同步光照胚胎进行了二代转录组测序,并用荧光实时定量PCR检测了ROS相关途径的关键基因表达量,用以探索部分通路的工作状态。本研究结果可以获得线虫胚胎在蓝光滞育方面的基础数据,阐明线虫在蓝光下发育受到抑制的内在原因与机理,弥补线虫光学与基础生物学研究的不足,本文主要研究结果如下:1、蓝光照射能够显著抑制甚至阻断松材线虫与秀丽线虫的胚胎孵育。2、蓝光滞育线虫胚胎需要一定量的累积作用,其关键节点为松材线虫胚胎发育第9~13h,秀丽线虫胚胎发育第3~7h;受过节点时长照射的线虫胚胎即使孵化亦存在体长缩短、头部膨大、运动迟缓等不良性状。3、线虫胚胎滞育的主要原因是蓝光导致细胞内活性氧含量急剧升高并远超细胞正常代谢水平,检测的7大类活性氧中5类ROS指标(超氧阴离子自由基,过氧化氢,过氧亚硝基阴离子,氢过氧自由基,一氧化氮)含量显著提升,另2类指标(羟自由基与过氧化脂质)的含量无明显差异。4、转录组数据表明蓝光照射后的两种线虫胚胎均有大量基因在表达量上有变化且基因整体水平似停滞于正常胚胎前期发育状态,其中ROS通路相关基因表达呈上调趋势。5、荧光实时定量PCR结果显示ROS相关通路的SOD与ATG基因(松材线虫sod-3与atg-8基因,秀丽线虫sod-1与atg-7基因)光照后表达量显著上调。
【图文】：

缩略图,活性氧,光活化,构象变化

图 2 不同的光活化蛋白中光诱导构象变化图谱me of light-induced conformational change in various photoacCRY2-CIB1LOVDronpaCRY2 CRY2CIB1450-488 nmCIB1DarkFAD FADLOV440-473 nmDarkFMN JαLOVJαFMNDronpa Dronpa 390 nm490 nmDronpa DronpaCRY2 CRY2450-488 nmDarkFAD FADCRY2FADCRY2FADFADN x(N>1)CRY2

信号通路

类刺激反应均能产生相关应答，通过 PI3K/Akt/mTOR 途径来实现对细胞生长，，自噬等一些生理反应的调控。这个通路是由很多内外反应共同组成的[81][82]。可以调整自身生理，有时还可以是参与调节另一生物的生理反应，例如肺炎链球染通过 PI3Kinase/AKT-1/mTOR 介导通路诱导宿主蛋白错折叠。此外，pdi-2、ak mTOR 的秀丽线虫突变体的易感性证实了 PI3K/AKT/mTOR 通路在介导蛋白错叠方面的作用和参与，这些蛋白错误折叠似乎在翻译宿主防御对肺炎链球菌感染弱性[83]。mTOR 通路途径非常错综复杂，如图 4 所示，涉及多种小型信号通路接，如 MAPK signaling pathway, Insulin signaling pathway 与 VEGF signaling path，由雷帕霉素 TOR 蛋白为反应中心，与多种基因的蛋白产物相互串联形成回路涉及多种类酶蛋白，例如超氧化物歧化酶 SOD，自噬特异性调控蛋白 ATG 等，因受损直接影响活性氧的平衡代谢，atg 基因缺失会导致自噬损伤，例如可以造发性成纤维细胞过早衰老[84]。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S763.18

【参考文献】