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MarvelD1(MAL and related proteins for vesicle trafficking and membrane link domain containing 1)是本实验室在前期研究中发现的一个候选抑癌基因,其在乳腺癌、肺癌等多种癌症组织中表达显著下调,但其具体的作用机制尚未探明。前期实验结果表明,MarvelD1主要定位于细胞核与线粒体内,而线粒体是内源性活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生的主要细胞器,当机体内的活性氧的产生与清除之间失衡时,机体会处于氧化应激(oxidative stress,OS)的状态。氧化应激会导致DNA损伤及体内组织细胞与蛋白质的损伤,常常与糖尿病、恶性肿瘤与多种疾病伴随发生。代谢组学是近年来新兴的一门系统生物学学科,用代谢组学的方法对氧化应激状态下的机体进行研究可以将基因表达的差异在末端进行放大,从而更加灵敏的观察机体的代谢变化。因此,利用代谢组学的方法探究MarvelD1在氧化应激中所产生的作用,可以为探究MarvelD1的基因功能做出贡献提供数据支持。本实验首先以野生型小鼠C57BL/6J和前期建立的MarvelD1全身敲除型小鼠为研究对象,通过给小鼠喂食1500ppm的溴酸钾水溶液构建小鼠的氧化应激模型并进行氧化应激标志物的检测。同时对幼年、中年以及老年三个周龄进行小鼠代谢的动态监测,以便更加准确的评价体内的代谢变化。利用实验室现有的UPLC-QTOF/MS平台,本课题通过收集到的共105例小鼠血清并获得其代谢谱图,利用主成分分析(PCA)对样本间进行代谢轮廓分析,并对原始数据以p<0.05和VIP>1筛选差异离子后进行二级鉴定。结果表明MarvelD1敲除型小鼠与野生型小鼠血清代谢轮廓有显著性差异,差异代谢物主要为鞘脂类物质糖类物质,在氧化应激诱导下的野生型小鼠与正常饲养条件下的野生型小鼠血清代谢轮廓同样有显著性差异,差异代谢物主要为氨基酸类物质。在得到可以表征组间差异的代谢差异物后,利用Metabo Analyst网站进行差异通路分析。结果表明,在正常饲养条件下的MarvelD1敲除型小鼠与野生型小鼠对比中,MarvelD1敲除型小鼠在磷酸鞘氨醇代谢通路中有显著的失衡,野生型小鼠在氧化应激状态下时,氨基酸代谢与脂质代谢中有显著的变化。进一步的研究发现,在MarvelD1敲除型小鼠经受氧化应激时,其磷酸戊糖代谢途径有显著的下降趋势,但是这种趋势在野生型小鼠经受氧化应激时,或正常饲养条件下的MarvelD1敲除型小鼠中都没有显著的变化。磷酸戊糖代谢途径中的限速酶为G6PD,以小鼠成纤维细胞MEF作为研究对象,构建MarvelD1敲除型MEF细胞,并用双氧水作为氧化应激诱导剂,在培养第24、48以及72小时后检测细胞中的G6PD表达水平,得到的实验结果与动物模型中的结果一致。这说明MarvelD1可能通过影响G6PD的表达从而对机体的磷酸戊糖途径进行调控,从而导致MarvelD1敲除型小鼠在经受氧化应激刺激时有显著性变化。本研究利用前期已建立的UPLC-QTOF/MS分析平台,系统的分析了野生型与MarvelD1敲除型、氧化应激诱导与对照、不同周龄的小鼠血清代谢轮廓变化,筛选并鉴定了可以表征不同组间差异的代谢物并进行代谢通路分析,将得到的差异代谢通路进行细胞学验证,该研究的结果为深入探究MarvelD1的功能提供了更多的思路。