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

1、氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)作為一種新型納米材料在許多領域有廣泛的應用。同時伴隨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制也逐漸引起人們的關注。胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)信號通路作為絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)信號通路重要的一部分，其在調(diào)控工程納米材料

2、的響應機制還不是很清楚。
　　在本研究中，我們借助秀麗線蟲（Caenorhabditis elegans）的在體毒性評價體系，以壽命和活性氧含量(reactive oxygen species，ROS)作為評價終點，對ERK信號通路在響應GO暴露過程中潛在的分子機制進行研究。當用濃度大于10mg/L的GO暴露秀麗線蟲之后發(fā)現(xiàn)ERK信號通路中的MEK-2/MEK和MPK-1/ERK在轉錄水平上明顯上調(diào)。同時進一步對mek-2和mpk

3、-1突變體進行表型的鑒定發(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MEK-2和MPK-1進行組織特異性分析，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MEK-2和MPK-1在神經(jīng)元過表達之后發(fā)現(xiàn)其對GO的毒性相較于野生型N2表現(xiàn)為抗性。通過對mpk-1下游在神經(jīng)元里表達的靶基因的篩選，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)級聯(lián)信號通路MEK-2-MPK-1-SKN-1b-AEX-3。進一步研究發(fā)現(xiàn)鑒定到的神經(jīng)元ERK信號通路與實驗室之前鑒定的參與GO毒性調(diào)節(jié)的腸道的p38MAPK信號通路是位于平行的信號通路協(xié)同調(diào)控GO所致秀麗線蟲的毒效應。
　　我們的研究闡明了神經(jīng)元ERK信號通路在響應納米材料暴露過程中起到了至關重要的調(diào)控作用。在研究ERK信號調(diào)控對環(huán)境納米工程材料的應答作用領域，本實驗數(shù)據(jù)將提供重要