纳米氧化铈暴露下大型溞MAPK基因家族的表达分析

MAPK基因家族广泛参与生物体细胞内的各种生命过程,与生物对环境胁迫的应答相关。然而,在纳米氧化铈(Nano cerium dioxide, nCeO2)暴露下大型溞MAPK基因家族成员的作用机制还不清楚。本文利用BLAST、HMM和SMART等方法在大型溞基因组中鉴定MAPK基因家族成员,分析大型溞各个MAPK基因的理化性质、染色体定位、结构域、保守基序、系统发生关系等,并利用qPCR分析不同浓度、不同时间nCeO2暴露下各个MAPK基因家族成员的表达模式。结果鉴定出14个大型溞的MAPK基因,分布于8条染色体上。MAPK基因家族编码的蛋白质序列长度为361~1546 aa,分子量为38.93~77.02 kDa,等电点在5.3~9.51。12个MAPK蛋白具有S_TKc结构域,4个保守基序。系统发生分析显示,大型溞的14个MAPK基因分别属于4个亚家族,基因序列在进化过程中具有较高的保守性。在50和150 mg/L nCeO2暴露48 h后,大型溞的7个MAPK基因DmMAPK-p38b、DmMAPK4、DmMAP2K4、DmMAP3K4、DmMAP3K7、DmMAP3K11、DmMAP4K5的转录表达水平与对照组相比,极显著上调。结果提示,MAPK基因家族成员与大型溞对nCeO2的胁迫应答调控相关。本研究为评估纳米材料对水生生物的潜在毒性提供科学参考。

纳米氧化铈暴露下大型溞miR-190和MARK2基因的表达和功能分析

随着越来越多的纳米氧化铈(nCeO2)进入水环境,增加了水生生物与nCeO2接触的健康风险。为了研究微小RNA-190 (miR-190)的功能以及nCeO2暴露对大型溞体内miR-190及其靶基因MARK2表达的影响,我们利用miRbase数据库和MEGA7.0软件分析miR-190序列在各物种中的系统发生关系。Targetscan、miRanda和RNAhybrid筛选鉴定miR-190的靶基因。通过GO和KEGG聚类分析揭示miR-190靶基因的生物学作用。qPCR分析nCeO2暴露对大型溞体内miR-190和MARK2转录水平表达的影响。我们发现,14个物种的miR-190序列有16个碱基完全相同,miR-190序列在进化过程中高度保守。miR-190的852个靶基因主要位于细胞膜、细胞质中,富集在细胞内信号转导、DNA模板和转录调控、蛋白质磷酸化等生物学过程,且靶基因参与胞吞作用、ABC转运器和FoxO等细胞内重要的信号通路。在nCeO2暴露24、48 h后,miR-190在大型溞中的转录表达下调,而MARK2的mRNA表达量则明显上升。结果提示miR-190与MARK2在大型溞中的表达存在负调控关系,miR-190可能通过调控MARK2的转录表达来影响相关的细胞生命活动,本研究为解析nCeO2对水生无脊椎动物的毒性效应提供科学参考。