线虫全基因组RNA干扰筛选氧化还原调控相关的新基因

Redox balance is closely related to the processes of cell growth, development, differentiation and aging. Therefore, the mechanism of redox regulation is an important problem in the biological and medical research. Although there are some genes reported to function in redox regulation, it is still not clear how cells maintain and regulate the redox balance in vivo and which genes are involved in the redox network, especially lacking of systematic research. The main content of this project is to accomplish a whole genome RNAi screening using the COPAS biosort flow cytometer with redox-sensitive fluorescent protein probe mt-Grx1-roGFP2, based on a classic model organism – Caenorhabditis elegans. This study will be a high-throughput systematic research for the redox regulation related genes. The aim is to identify and verify new candidate genes related to glutathione regulation. On the basis, further study will focus on the function and molecular mechanism investigation of the new candidates in regulating mitochondrial redox. This study will not only implement the combination of the redox-sensitive probes and high-throughput whole genome screening technique, but also provide the basis to reveal the mechanism of cellular redox regulation. There is very important significance in the redox research field.

细胞氧化还原平衡调控与细胞生长、发育、分化以及衰老等过程密切相关。因此氧化还原调控是生物学和医学领域研究的重要问题，虽然已有一些氧化还原调控基因被发现，但细胞内源氧化还原平衡如何维持与调控，哪些基因参与调控还远不清楚，尤其缺乏系统性研究。本项目的主要内容是以秀丽隐杆线虫这一经典模式生物为模型，结合特异感知线粒体氧化还原变化的荧光探针mt-Grx1-roGFP2，利用流式线虫仪为主要检测手段进行全基因组RNAi筛选，对氧化还原调控相关基因进行高通量系统性的研究。目的是发现参与谷胱甘肽氧化还原调控的新基因并进行验证，然后进一步确定新基因在线粒体氧化还原调控中的功能及分子机制。本研究不仅实现了氧化还原敏感探针与全基因组高通量筛选的有机结合，同时氧化还原调控新基因的发现将为揭示细胞氧化还原调控网络奠定基础，在氧化还原研究领域具有非常重要的意义。

细胞氧化还原平衡调控与细胞生长、发育、分化以及衰老等过程密切相关。因此氧化还原调控是生物学和医学领域研究的重要问题。虽然已有一些氧化还原调控基因被发现，但是细胞内源氧化还原平衡如何维持与调控，都有哪些基因影响氧化还原平衡还远不清楚，尤其缺乏系统性研究。本项目的主要内容是以秀丽隐杆线虫这一经典模式生物为模型，结合特异感知线粒体氧化还原变化的荧光探针mt-Grx1-roGFP2，利用流式线虫仪为主要检测手段进行全基因组RNAi筛选，对氧化还原调控相关基因进行高通量系统性的研究。本项目已完成对线虫体内线粒体氧化还原相关基因的全基因组筛选，获得了118个候选基因，其中包括调控氧化还原状态的功能未知基因和新基因。然后进一步深入研究了筛选得到的新的氧化还原相关基因atad-3的功能和机制，揭示了atad-3调控线粒体中氧化还原及线粒体稳态的新功能。另外还开展了氧化还原调控与衰老的相关研究，提出氧化还原应激反应能力（Redox-stress Response Capacity, RRC）的新概念，发现它的下降是衰老的动态特征。本研究不仅实现了氧化还原敏感探针与全基因组高通量筛选的有机结合，同时氧化还原调控新基因的发现以及功能研究将为揭示细胞氧化还原调控网络奠定基础，氧化还原调控与衰老的研究也将为促进健康衰老提供新策略。因此，本项目的研究成果在氧化还原研究领域具有非常重要的意义。