秀丽隐杆线虫中SKN-1对DAF-16调控与功能影响的研究

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秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)为当今寿命相关研究中运用的主要模式生物之一,因其寿命短,易于培养与观察等优点被广泛应用于各种生物学实验。从第一个在线虫中被发现的长寿突变体线虫开始,后续研究在线虫中发现了大量寿命相关基因,同时由于这些基因存在保守性,其在果蝇、小鼠及人类等生物体中存在同源基因,因此相关研究在衰老和寿命的研究具有重大的意义。在众多被发现的寿命延长突变体中,SKN-1与DAF-16在维持长寿命中起到关键的作用。SKN-1是哺乳动物Nrf2蛋白的同源蛋白,发挥转录因子的功能。SKN-1在生理上起压力应激,解毒,氧化平衡调节,免疫与脂代谢调控等重要作用,是一些突变体寿命延长所需的必要调控因子。DAF-16是线虫体内另一个参与应对压力与长寿相关调控的重要转录因子,与哺乳动物FOXO蛋白同源。同样,DAF-16既参与了氧化应激,热激与免疫等重要压力应激反应的调控,同时也是线虫寿命延长的关键因子之一。在很多长寿相关的线虫突变体的研究中都观察到DAF-16与SKN-1二者被激活的现象,且缺少二者之一,长寿表型都无法维持。两者都是线虫体内寿命与健康息息相关的转录因子,但关于二者相互之间的调控关系,以及二者之间是否存在直接影响可能的研究却非常的少。本研究发现SKN-1持续性激活突变体线虫skn-1(lax120)的抗热能力低于野生型线虫。此现象预示SKN-1存在通过DAF-16调控线虫的抗热能力的可能。我们通过绿色荧光蛋白追踪,定量PCR与热激实验等方法验证了SKN-1通过抑制DAF-16的入核从而影响线虫抗热性的猜想,通过文献阅读了解到SKN-1与线虫卵黄蛋白原合成相关VITs(vit-1,vit-2,vit-3,vit-4,vit-5,vit-6)基因之间的联系,并通过油红染色,热激实验与GFP荧光观察等方法验证SKN-1与VIT-2对于DAF-16与脂类的调控作用。我们猜测SKN-1与VITs同属于通过不饱和脂肪酸调控DAF-16功能的途径中。因此,我们通过GC-MS/MS测定了skn-1(lax120)线虫与野生型线虫的脂肪酸含量,并发现除了研究较多的油酸之外,SKN-1同样影响了线虫的棕榈油酸含量。为此,我们进一步利用线虫内棕榈油酸合成相关基因fat-5进行了系列实验,确认了FAT-5缺失突变体fat-5(tm420)与SKN-1持续性激活突变体线虫skn-1(lax120)一样,其体内DAF-16入核过程被一定程度上抑制从而导致热抵抗能力削弱。结合这些结果,我们推测SKN-1可能通过VITs影响棕榈油酸并最终调控DAF-16的功能。本研究发现SKN-1与DAF-16这两个重要的寿命及健康相关因子之间存在直接影响关系。这对今后的相关科研工作有重要的参考作用。DAF-16与SKN-1虽然都参与对免疫与氧化等压力应激反应的调控,也是很多长寿型线虫必需的转录因子,但其功能上侧重点略有不同。SKN-1对于氧化应激的影响更大,而DAF-16对抗热性的调控更强。与此同时,线虫内棕榈油酸及其下游脂肪酸的结构与功能一直少有研究,我们发现其可能在两个重要转录因子相互调节之间起了关键的纽带作用。我们发现SKN-1或是通过卵黄代谢影响棕榈油酸最终调控DAF-16,这或许在一定程度上为我们研究SKN-1与DAF-16这些重要转录因子与脂代谢之间关系,以及这种关系对线虫健康和寿命的影响提供参考。
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