秀丽线虫长链非编码RNA调控纳米聚苯乙烯和多壁碳纳米管毒效应的分子机制研究

作     者：赵迎月 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：芮琪;王大勇

授予年度：2021年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 071007[理学-遗传学] 0713[理学-生态学] 

主      题：lncRNA 纳米聚苯乙烯 MWCNTs 秀丽线虫 肠道 性腺 

摘      要：近些年,长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)从“转录噪音转变为生物领域的研究热点。大量研究表明lncRNA可参与调控动植物中多种重要的生物学进程。秀丽线虫对环境毒物高度敏感,使其成为用于毒理学研究的重要动物模型。利用模式生物秀丽线虫,已成功对lncRNA参与衰老、细胞增殖等生命过程的调控机制进行了研究。然而lncRNA分子参与调控纳米材料毒效应的分子机制尚不完全清楚。本研究将侧重于解析秀丽线虫中lncRNA调控纳米材料(纳米聚苯乙烯(polystyrene nanoparticles,PS-NPs)和多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs))毒效应的分子机制。1、肠道lncRNA调控纳米聚苯乙烯毒效应的分子机制秀丽线虫的肠道屏障在调控纳米聚苯乙烯(PS-NPs)毒效应中发挥至关重要的作用。而且,PS-NPs暴露后会大量富集与积累于秀丽线虫的肠道。但是肠道lncRNAs分子参与调控PS-NPs的分子机制尚不清楚。我们利用秀丽线虫作为动物模型,鉴定了PS-NPs(1μg/L)暴露下表达量发生变化的肠道lncRNAs,并发现4个可参与调控PS-NPs毒效应的lncRNAs(linc-61、linc-50、linc-9和linc-2)。PS-NPs暴露后这4种肠道lncRNA的表达量变化介导了对PS-NPs毒效应的保护响应。此外,这4种lncRNA可通过靶向有限数量的转录因子调控PSNPs毒效应。其中,linc-2作用于DAF-16的上游,linc-9作用于NHR-77的上游,linc-50作用于DAF-16的上游,linc-61可靶向DAF-16、DVE-1和FKH-2的功能来调控PS-NPs毒效应。本研究证实了肠道lncRNA在调控长期低浓度PS-NPs暴露诱导毒效应中的重要功能。2、性腺linc-7调控多壁碳纳米管跨代毒效应的分子机制秀丽线虫暴露多壁碳纳米管(MWCNTs)后,可大量富集与积累于生殖腺中。但是生殖腺lncRNA调控MWCNTs跨代毒效应的分子机制尚不清楚。我们利用秀丽线虫作为动物模型,鉴定了MWCNTs暴露下表达量发生变化的性腺lncRNAs,并鉴定出性腺linc-7可参与调控MWCNTs跨代毒效应。在种质细胞中,linc-7通过靶向转录因子DAF-12,并进而通过影响TBH-1介导的章胺信号调控MWCNTs跨代毒效应。在调控MWCNTs跨代毒效应过程中,章胺可跨代影响肠道中相应受体SER-6与OCTR-1的功能。在肠道细胞中,SER-6和OCTR-1通过激活或抑制转录因子ELT-2活性进一步调控MWCNTs跨代毒效应。研究数据证明了性腺lncRNA参与调控MWCNTs跨代毒效应的重要功能。总之,一方面,我们发现肠道lncRNA(例如linc-2、linc-9、linc-50和linc-61)可以通过靶向有限数量的转录因子参与调控PS-NPs毒效应。另一方面,性腺lncRNA(例如linc-7)可以通过调控DAF-12介导的章胺跨代信号通讯参与调控MWCNTs的跨代毒效应。本研究将加深我们对于lncRNA参与纳米材料毒效应分子机制的理解。