神經(jīng)元中ERK信號(hào)通路調(diào)控氧化石墨烯所致秀麗線蟲毒性作用機(jī)制的研究.pdf

1、氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)作為一種新型納米材料在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。同時(shí)伴隨GO而來的其安全性以及環(huán)境暴露可能產(chǎn)生的毒副作用與潛在毒作用機(jī)制也逐漸引起人們的關(guān)注。胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)信號(hào)通路作為絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)信號(hào)通路重要的一部分，其在調(diào)控工程納米材料

2、的響應(yīng)機(jī)制還不是很清楚。
　　在本研究中，我們借助秀麗線蟲（Caenorhabditis elegans）的在體毒性評(píng)價(jià)體系，以壽命和活性氧含量(reactive oxygen species，ROS)作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)，對(duì)ERK信號(hào)通路在響應(yīng)GO暴露過程中潛在的分子機(jī)制進(jìn)行研究。當(dāng)用濃度大于10mg/L的GO暴露秀麗線蟲之后發(fā)現(xiàn)ERK信號(hào)通路中的MEK-2/MEK和MPK-1/ERK在轉(zhuǎn)錄水平上明顯上調(diào)。同時(shí)進(jìn)一步對(duì)mek-2和mpk

3、-1突變體進(jìn)行表型的鑒定發(fā)現(xiàn)，mek-2和mpk-1的突變體相較野生型秀麗線蟲N2更加易感。通過對(duì)MEK-2和MPK-1進(jìn)行組織特異性分析，發(fā)現(xiàn)MEK-2和MPK-1在神經(jīng)元發(fā)揮調(diào)節(jié)GO的毒性的作用，并且對(duì)MEK-2和MPK-1在神經(jīng)元過表達(dá)之后發(fā)現(xiàn)其對(duì)GO的毒性相較于野生型N2表現(xiàn)為抗性。通過對(duì)mpk-1下游在神經(jīng)元里表達(dá)的靶基因的篩選，發(fā)現(xiàn)SKN-1b/Nrf位于MPK-1的下游，GTP酶的鳥嘌呤交換因子AEX-3進(jìn)一步位于SKN-

4、1b的下游。由此，鑒定出一條調(diào)控GO毒性的神經(jīng)級(jí)聯(lián)信號(hào)通路MEK-2-MPK-1-SKN-1b-AEX-3。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)鑒定到的神經(jīng)元ERK信號(hào)通路與實(shí)驗(yàn)室之前鑒定的參與GO毒性調(diào)節(jié)的腸道的p38MAPK信號(hào)通路是位于平行的信號(hào)通路協(xié)同調(diào)控GO所致秀麗線蟲的毒效應(yīng)。
　　我們的研究闡明了神經(jīng)元ERK信號(hào)通路在響應(yīng)納米材料暴露過程中起到了至關(guān)重要的調(diào)控作用。在研究ERK信號(hào)調(diào)控對(duì)環(huán)境納米工程材料的應(yīng)答作用領(lǐng)域，本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將提供重要