厦门大学海洋与地球学院

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张文静课题组在《Environmental Science: Nano》发表论文揭示扇形游仆虫响应纳米银胁迫的分子机制
COE COE 2018/12/12 4583 返回上页

近日,英国皇家化学会纳米环境类刊物Environmental Science: Nano (2016-2017 IF=6.087,一区TOP)在线发表我院张文静副教授课题组的研究论文“Transcriptomic and microRNAomic profiling reveals molecular mechanisms to cope with silver nanoparticle exposure in the ciliate Euplotes vannus”。该文探讨了扇形游仆虫响应纳米银胁迫的分子机制。

纳米银被广泛应用在日常生活的各个领域,如生物医药、化妆品、纺织品、电子元件及食品包装等。纳米银的大量使用使得其不可避免释放到环境中,并对环境生物带来风险。目前已有较多的研究证明纳米银对生物具有毒性效应,但在分子水平上,生物如何指导细胞进行排毒反应及修复机体损伤还不清楚。作者在实验室条件下,运用高浓度的纳米银颗粒 (1/2半数致死浓度) 对海洋纤毛虫 (扇形游仆虫) 进行胁迫,结合转录组、小RNA组及生理生化实验探索相关的分子机制。

该研究发现,扇形游仆虫通过内吞作用途径摄入纳米银颗粒,并通过铜离子转运蛋白跨膜运输银离子(纳米银在培养体系中释放)。纳米银颗粒及银离子在虫体内快速累积并达到较高的浓度(暴露24小时的干重比为1.38 ± 0.15 mg/g),进而带来一系列危害,包括造成线粒体功能障碍(检测到ATP含量显著降低)、脂质过氧化(检测到MDA含量显著提高)、损失DNA完整性并造成细胞周期G2/M阻滞(相关基因的表达量显著改变)。研究还检测到,虫体内累积大量的活性氧,严重的氧化胁迫使得虫体启动应激反应,包括调节一系列抗氧化酶的活力;另一个主动防卫措施是通过ABC转运蛋白及铜离子转运蛋白排出纳米银颗粒及银离子。microRNA通过抑制或降解mRNA发挥作用,整合分析发现差异表达的microRNA靶向的mRNA参与一系列生物学过程,包括细胞周期调控,DNA修复,氧化磷酸化及柠檬酸循环等,说明扇形游仆虫协调广泛的microRNA-mRNA调控网络应对纳米银的毒性。

图1. 扇形游仆虫响应纳米银胁迫的分子机制的概念图。

图2. 差异表达microRNA及其靶向的mRNA以及相应的生物学通路网络图。

该论文第一作者为2016级博士生潘永柏,通讯作者为张文静副教授。

Reference:

Pan Y, Zhang W, Lin S. Transcriptomic and microRNAomic profiling reveals molecular mechanisms to cope with silver nanoparticle exposure in the ciliate Euplotes vannus. Environmental Science: Nano, 2018, 5, 2921-2935.

文章链接:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/en/c8en00924d#!divAbstract