應用基因組學方法篩選FL細胞對微囊藻毒素-LR暴露的應答基因.pdf

1、自上世紀70年代以來，由于水體富營養(yǎng)化導致世界范圍內藍藻水華頻繁發(fā)生。由藍藻的一些種屬(主要是銅綠微囊藻)所產生的毒素—微囊藻毒素對人類和動物都構成了嚴重的影響。微囊藻毒素是一種單環(huán)七肽，其中5個氨基酸為固定成分，一般結構為(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。X，Y為兩種可變的氨基酸，因此產生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。同位素示蹤實驗顯示微囊藻毒素進入體內后主要分布在肝臟，腎臟和腸道也有不同程度的蓄積，提示這三個器官是它的靶器官。大量的體外實驗表明微囊藻毒素對很多不同種類的細胞都具有毒理學

3、作用，包括肝細胞、腎細胞、成纖維細胞、內皮細胞、上皮細胞及淋巴細胞。 目前對于微囊藻毒素致毒的分子機制的研究主要從以下的幾個方面進行：蛋白磷酸酶PP1和PP2A的抑制，對細胞骨架的影響，氧化損傷，細胞調亡，細胞增殖，DNA損傷等，但還遠沒有闡述清楚，甚至還存在一些矛盾的地方如微囊藻毒素能介導細胞凋亡而同時也能促進細胞增殖及促癌癥發(fā)生。作為一種外來的污染物，它進入細胞后對細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后參與細胞應答反應的靶分子，傳統(tǒng)的方法已不能滿足高通量的需求。隨著人類基因組計劃的完成，研究人員開始從整體上通過全面認識基因組的轉錄和表達來揭示生命活動的規(guī)律和機制。基因芯片技術的誕生為系統(tǒng)和全面的研究基因的轉錄提供了有效的工具，通過基因芯片技術可以高通量檢測人類幾乎所有基因的轉錄狀態(tài)。比較不同細胞、組織、不同發(fā)育階段和不同生理病理狀態(tài)、不同環(huán)境刺激因素反應的基因轉錄表達情況，從而闡明各自生命活動和疾病

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

6、細胞凋亡，細胞周期調節(jié)，細胞生長和分化，轉錄調節(jié)，信號轉導，新陳代謝，細胞結構組成等。 2.研究發(fā)現(xiàn)有50個基因在1μM微囊藻毒素-LR處理的不同時間處理組均發(fā)生表達改變。 3.通過兩種芯片檢測結果的比較發(fā)現(xiàn)13個基因在兩種芯片實驗中均有表達改變，而這些基因未見報道與微囊藻毒素-LR的致毒機制相關。 結論：1.微囊藻毒素-LR作用后細胞內發(fā)生了廣泛的變化，有眾多的基因參與了應答，這些基因的編碼產物涉及細胞的不同功