微囊藻毒素对核糖体的影响及作用机制的研究

Microcystins can cause dysfunction in mitochondria, endoplasmic reticulum, and cytoskeleton etc. Ribosome is an important organelle responsible for protein synthesis in cells, whose structure and function are tightly connected with other celluar organelles such as endoplasmic reticulum, but the impairment of ribosomal structure and function by microcystins is still unknown. Our primary study indicated that microcystins could induce transcriptional change of ribosomal proteins in the liver of bighead fish (Aristichthys nobilis) such as RPS6. In this project, we will deal with adult zebrafish injected intraperitoneally (i.p.) different doses of MCLR respectively, and observe histopathological and ultrastructure changes in the liver. And we also evaluated the impact of microcystin-LR on mTOR/S6K/rpS6 signal pathway as well as rpS6 modification. Our primary goal is to clarify the mechanism underlying the cytotoxic stress of microcystins on the structure and function of ribosome.

微囊藻毒素会引起动物细胞线粒体、内质网、细胞骨架等结构和功能受损，核糖体的结构和功能与这些细胞器紧密联系，但微囊藻毒素对核糖体的影响及作用机制尚不清楚。申请人前期用微囊藻毒素(MCLR)处理鳙鱼，构建肝脏双向抑制性差减杂交(SSH)文库，筛选出一些核糖体蛋白基因 (如RPS6) 表达受MCLR调控，由此推测微囊藻毒素可能影响核糖体的结构和功能。本项目通过用不同浓度MCLR结合mTOR的特异性抑制剂rapamycin处理斑马鱼，分析MCLR引起的核糖体组分的变化以及经mTOR/S6K/ rpS6信号通路对核糖体蛋白rpS6的表达和修饰的影响，以探索微囊藻毒素对核糖体的合成和功能造成胁迫的分子机制。

微囊藻毒素会引起动物细胞线粒体、内质网、细胞骨架等结构和功能受损，核糖体的结构和功能与这些细胞器紧密联系，但微囊藻毒素对核糖体的影响及作用机制尚不清楚。申请人前期用微囊藻毒素(MCLR)处理鳙鱼，构建肝脏双向抑制性差减杂交(SSH)文库，筛选出一些核糖体蛋白基因 (如RPS6) 表达受MCLR调控，由此推测微囊藻毒素可能影响核糖体的结构和功能。本项目通过用不同浓度MCLR结合mTOR的特异性抑制剂rapamycin处理斑马鱼，分析MCLR引起的核糖体组分的变化以及经mTOR/S6K/ rpS6信号通路对核糖体蛋白rpS6的表达和修饰的影响，以探索微囊藻毒素对核糖体的合成和功能造成胁迫的分子机制。在本研究中，我们鉴定了七个核糖体蛋白基因rps6、rps12、rps24、rps27a、rpl12、rpl27和rpl29，这些基因的表达受MCLR的调控。这7个基因的氨基酸序列与斑马鱼的相应序列具有90%以上的同源性，并在进化过程中保持良好。三维结构预测表明，这些核糖体蛋白结构是保守的，但具有种特异性。Q-PCR分析显示，7个基因的表达在3小时后发生了显著的变化，然后在MCLR注射后的几乎所有受试组织（肝、肾、肠、心、脾和鳃）的24小时恢复到中等的变化水平，但在大脑中这7个基因的表达与正常水平保持一致。本研究不仅有助于我们了解核糖体蛋白在鲤鱼抗MCLR反应中的进化和功能，而且有助于我们了解MCLR的毒性及其对水产养殖和人类健康的影响。