锌与双酚A胁迫下福建牡蛎性腺差异表达蛋白的研究

【摘要】锌(Zn)和双酚A(BPA)是典型的低毒性环境污染物,已有证据表明它们会对水生生物和人类生殖系统构成潜在威胁。Zn是机体必需微量元素,但其过量累积又会危害个体健康,其毒理效应机制复杂。BPA是典型的环境内分泌干扰物,影响生物性腺发育和性别特征,进而影响生物种群性别比例,对环境生态系统造成破坏。而这二者生殖毒性的分子机制目前尚不明确。牡蛎是富Zn能力最强的生物之一,具有雌雄同体和雌雄转换现象,性腺发育周期短且高度发达,是研究环境污染物生殖毒性的常用模式生物。本文以福建牡蛎为对象,研究在长期胁迫条件下,ZnCl2和BPA对牡蛎性腺的慢性毒性效应,以ICP-MS和GC-MS/MS方法分别分析牡蛎性腺Zn及BPA的富集情况,再利用LC-MS/MS方法分析胁迫条件下牡蛎性腺全蛋白质组表达谱变化情况以探究Zn2+与BPA对牡蛎的生殖毒理效应机制。首先进行了ZnCl2毒理蛋白质组学研究。通过联合运用组织切片、SOD与CAT酶活测定以及ICP-MS检测这三种技术,本研究发现伴随着氧化应激对性腺发育所造成的抑制作用的加剧,雌雄牡蛎性腺对Zn的富集量不减反增,表明牡蛎性腺富Zn水平与其性腺发育程度呈反比关系。这种现象过去也曾被报道过。我们推测牡蛎性腺富Zn水平同其生殖周期调控有关。同时,本文蛋白质组的分析结果证实了牡蛎主要通过Zip家族、ZnT家族和金属硫因蛋白/硫因蛋白体系参与调控牡蛎性腺内细胞Zn的生理稳态,而且还发现了cavortin蛋白可能在维持细胞Zn内稳态中也发挥着重要作用。对于其他差异表达蛋白,本文将它们构建成STITCH(蛋白功能关联)网络,为了便于分析,进一步将全网络细分为几个小的功能网络,涉及能量代谢、氧化应激、基因表达调控等。对STITCH网络的分析,本文发现,Zn+胁迫后雄性性腺糖代谢紊乱,供能从依赖于糖类转为脂肪动员,而雌性仍然以糖类代谢为主；同时胁迫还造成雄性性腺基因活化,但却使雌性加强了基因沉默；此外,酶活分析显示雄性性腺抗氧化胁迫酶被强烈抑制,而这些酶的活性在雌性性腺中却逐渐恢复。本文推测,雌雄性腺对Zn+胁迫的应答机制不同,但雌性展示了较雄性更强的适应性。此外,本文还分别从雄性与雌性性腺的差异表达蛋白中筛选出了指示Zn2+污染的候选生物标志蛋白,雄性的包括14-3-3蛋白、半乳糖基转移酶、丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶、半乳糖基转移酶等,雌性的包括了半椎蛋白、环己二烯脱氢酶、ABC转运通透酶等。这些差异表达蛋白也有助于进一步认识Zn对雄性与雌性牡蛎的生殖毒性机制。其次,进行了BPA毒理蛋白质组学的研究。本文发现BPA的毒理学效应与Zn2+完全不同。组织切片与性腺指数分析共同表明,对雌性而言,lppmBPA的慢性胁迫刺激了卵巢的发育,当浓度为2ppm时,却显示出抑制效应。而雄性方面,lppm与2ppm浓度的BPA均呈抑制效应。可见BPA的生殖毒理效应同它的浓度和施用对象的性别有直接关系。BPA生殖毒理机制主要同其类雌激素效应相关,它能结合雌激素受体,还可充当转录因子,且当它结合至雌激素受体应答元件时候会对基因表达产生影响,并对激素的生理功能产生干扰。故BPA的毒性效应机理因雌雄而异。本文利用蛋白质组学手段进一步发现,对于雌性性腺,BPA抑制了牡蛎性腺内多种转录延伸因子表达,可能干扰了基因的转录调控；抑制细胞骨架蛋白tubulin可能造成滤泡的合成受阻；刺激雌激素受体,激活卵黄蛋白原的表达,展现雌激素作用；通过抑制精细胞自身抗原蛋白的表达,阻挡生殖细胞通过S期,可能由此造成卵母细胞大量丢失等。然而,对于雄性牡蛎,机制有所不同,BPA抑制了骨膜蛋白合成,胶原蛋白合成也因此合成不足,从而可能抑制了雄性精巢输精管的生成,造成雄性性腺松散、萎缩；通过电压依赖阴离子通道蛋白2与骨膜蛋白的调控,可能干扰精巢内细胞凋亡的发生；并通过上调精细胞蛋白Sp17可能干扰牡蛎性别的分化与精子鞭毛、纤毛结构的形成；BPA还刺激钙调蛋白的上调,可能影响了精子的发生、精子的活动性,等等。这些雄性与雌性的差异表达蛋白被证实具有成为指示BPA污染的生物标志蛋白的潜力。另外,STITCH同样成功地应用于本实验的研究,所得的STITCH网络也被细分为一些小功能网络,包括能量代谢、氧化应激、基因转录调控以及卵黄蛋白原家族间相互作用等。STITCH网络分析提示,BPA胁迫后雄性增强了糖酵解与TCA循环的供能,雌性仅上调了ATP合成酶的表达；BPA促进了雌性的转录延伸反应,而对雄性则不明显；受BPA类雌激素作用,雌雄性腺的卵黄蛋白原均显著上调表达,而雌性性腺内上调幅度更大。另外,酶活分析显示受胁迫后,雄性与雌性性腺的抗氧化酶活性经抑制后逐步上调,而雌性上调更快；本文推测,BPA对雌性牡蛎充分发挥了类雌激素效应,而对雄性则较不明显,BPA对雄性可能氧化性胁迫效应大于类雌激素作用效应。
【作者】张庆鸿；
【导师】黄河清；柯才焕；
【作者基本信息】厦门大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】锌和双酚A；福建牡蛎；毒理蛋白质组学；

【参考文献】
[1]杨玲.湖南省高速公路工程围标串标行为治理研究[D].湖南大学,公共管理,2012,硕士.
[2]李亮.基于B/S模式的宾馆管理系统的设计与实现[D].燕山大学,计算机技术,2012,硕士.
[3]高坡.浅谈电视直播中的电视同传及其难点[D].天津理工大学,英语口译,2013,硕士.
[4]陈永前.金农隶书艺术研究[D].广西师范大学,美术学,2013,硕士.
[5]周丽娟.高校突发事件的成因与对策[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[6]马化吉.装载机可靠性快速分析和预计方法的研究[D].山东大学,机械工程（专业学位）,2012,硕士.
[7]何世洋.高密度脉冲电流对H59双相黄铜微观形貌及织构的影响[D].东北大学,材料学,2011,硕士.
[8]刘伟.山西省和顺县残疾人生存在与社会保障现状研究[D].山西财经大学,社会保障,2013,硕士.
[9]董金晶.我国实施公务员聘任制的困境及完善路径[D].河北大学,行政管理,2014,硕士.
[10]杨族桥,高汉平,郭峰林.基于粗糙集的数据推理在教学实习管理中的应用[J].黄冈师范学院学报,2004,06:37-39+56.
[11]刘君强,潘云鹤.一种直接生成跨层频繁模式的算法[J].计算机应用研究,2003,01:11-12+16.
[12]荆成虎.摩擦型电液负载模拟器特性及其控制策略研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2014,硕士.
[13]邵铭宇.醉驾入刑问题研究[D].西南大学,民商法学,2013,硕士.
[14]刘海君.基于符号计算求解一些非线性系统的对称性与精确解[D].宁波大学,基础数学,2013,硕士.
[15]林淑桃.民事公益诉讼研究[D].中南民族大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[16]李宇.基于IEEE802.11上的无线局域网安全简要分析及改进[D].吉林大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[17]李阳.关于维稳与维权问题的研究[D].中国社会科学院研究生院,法理学（专业学位）,2014,硕士.
[18]闫红岩.构建基因组分节段的猪瘟病毒石门株[D].山东师范大学,细胞生物学,2013,硕士.
[19]张龙.蚁群算法在铁谱图像处理中的应用研究[D].南京航空航天大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[20]李维.基于Web的圆型锂电池组合车间管理系统[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[21]刘华昌.基于MBD的集成式CAPP技术研究与系统开发[D].江苏科技大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[22]周月.微博在大学生远程学习中的应用策略研究[D].东北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[23]郭艳红,邓贵仕.基于事例的推理(CBR)研究综述[J].计算机工程与应用,2004,21:1-5.
[24]周为.温阳解毒化瘀颗粒对肝衰竭IETM大鼠肠粘膜上皮紧密连接的保护作用[D].湖南中医药大学,中医内科（专业学位）,2013,硕士.
[25]冯亚利.对外汉语教学中常用动宾式惯用语研究[D].吉林大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[26]辛冠琼.染料敏化太阳能电池中光阳极和对电极的研究[D].中北大学,无机化学,2013,硕士.
[27]乌兰巴特尔.大气CO_2浓度升高对大豆[D].内蒙古农业大学,农业资源利用,2013,硕士.
[28]陆静菊.图像法在高中物理教学中的应用研究[D].苏州大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[29]梁振英,王朝立.不确定非完整链式系统的鲁棒镇定(英文)[J].自动化学报,2011,02:129-142.
[30]赵丹丹.去氢厄弗酚在小鼠体内的药代动力学和体内过程研究[D].北京中医药大学,药物分析学,2013,硕士.
[31]刘方洲.语音识别关键技术及其改进算法研究[D].长安大学,交通信息工程及控制,2014,硕士.
[32]李一三.“暴力”动漫对儿童的消极影响及对策研究[D].沈阳师范大学,美术学,2014,硕士.
[33]郭培军.水火弯板加工自动化关键技术研究[D].大连理工大学,2006.
[34]车仁炜,吕广明,陆念力.液压挖掘机铲斗机构的优化设计[J].黑龙江大学自然科学学报,2005,01:126-129.
[35]王伯俞.多孔宽拱桥的有限元计算和成桥试验[D].长沙理工大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[36]黄玉a,b,武立华a,孙枫b.基于HuberM估计的鲁棒Cubature卡尔曼滤波算法[J].控制与决策.
[37]姚增起.一种新的系统可靠性模型[J].自动化学报,1989,06:481-486.
[38]国九英,周兴元,杨慧珠.三维f-x,y域随机噪音衰减[J].石油地球物理勘探,1995,02:207-215+291.
[39]王玉.基于灰色模糊模型的轴承润滑脂综合性能评价研究[D].大连海事大学,轮机工程,2013,硕士.
[40]刘维彬.三相光伏并网逆变器控制策略的研究[D].南京邮电大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[41]张帅.凡纳对虾4℃冷藏条件下新鲜度表征蛋白的研究[D].浙江工商大学,食品工程（专业学位）,2013,硕士.
[42]翟星.基于人脸识别的多视角安检追逃系统设计与实现[D].北京交通大学,2014.
[43]江全元,邹振宇,曹一家.基于极大极小值原理的UPFC控制器设计[J].电力系统自动化,2005,14:23-28+82.
[44]崔美红.含炔基离子液体的合成及性质[D].济南大学,化学工艺,2012,硕士.
[45]宋杨,向峥嵘,胡维礼.参数不确定切换系统饱和控制器的随机梯度求解方法[J].控制与决策,2006,11:1303-1306+1311.
[46]曾理,王又钧.用于数控机床的变参数控制系统[J].自动化学报,1987,03:239-240.
[47]刘洁.互动式建筑的设计及其建造研究[D].清华大学,建筑学,2013,硕士.
[48]孙秀玲,雷圣宾.寡聚噻吩在CVD石墨烯表面自组装的调控:官能团、溶剂、基底效应[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第01分会：表面物理化学[C].中国化学会:,2014:1.
[49]王明洋,吴凡,孙梦潇.基于石墨烯开发的高分子复合材料在电磁屏蔽领域中的应用[J].科学通报,2014,18:1681-1687.
[50]韩凌云.落入凡间的天音—《敦煌乐谱》研究[D].西安音乐学院,曲式与作品分析,2013,硕士.