Nanoparticle Effects on Epithelial Cell Protein Expression and Function

纳米颗粒对上皮细胞蛋白表达和功能的影响

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant) Our hypothesis contends that manufactured carbon nanoparticles (fullerenes, single-walled nanotubes, and multi-walled nanotubes), when exposed to barrier epithelial (bronchiolar, intestinal, and kidney) cells, exert biological effects directed at the membrane and associated cytoskeletal proteins that alter cell function. Specifically, vesicular trafficking and the cytoskeletal components and events associated with vesicular trafficking are likely targets. Alterations in membrane-associated proteins will also alter or dysregulate electrogenic transport mechanisms. We propose that these effects are directly related to the size and physico-chemical character of the carbon nanoparticles, and, at some specific dose, are likely to be injurious to the cells. They thus may pose a significant health hazard. To study this, we plan to expose the three cell types to the three carbon nanomaterials mentioned above, in vitro, using a dose-response design spanning 3 orders of magnitude for a duration of 24 and 48 hrs. After exposure, we will examine differential protein expression using quantitative mass spectrometry and two-dimensional electrophoresis. We will also characterize alterations in protein post-translatiohal modification using those proteomic techniques. We will examine the functional effects of the exposures by measuring ion transport and transepithelial electrical resistance and the potential changes induced by nanoparticle exposure for the response to normal, endogenous regulators. In addition, we will quantify irritation/injury/toxicity using various measurements of cell cytokine secretion, reactive-oxygen species formation, and cell viability. An important aspect of this project is to accurately assess the elemental composition, particle number, particle size distribution, particle shape, and surface area of the primary particle and agglomerated material, as well as the culture-media agglomeration/de-agglomeration status. The results of these studies will provide important new information regarding the effect that different carbon nanoparticles have on barrier epithelial cell global protein expression. In addition, the studies will correlate the changes in protein expression with changes in cellular function at both toxic and subtoxic levels.
描述(由申请人提供) 我们的假设认为,当暴露于障碍物上皮(支气管,肠道,肠和肾脏)细胞时,生产碳纳米颗粒(富勒烯,单壁纳米管和多壁纳米管),这些作用于膜和相关的细胞骨骼蛋白质,并具有膜和相关细胞骨骼蛋白质的作用。细胞功能。 具体而言,囊泡贩运以及与水泡贩运相关的细胞骨架成分和事件可能是目标。膜相关蛋白的改变也会改变或失调的电源转运机制。我们建议这些作用与碳纳米颗粒的大小和物理化学特征直接相关,并且在某些特定剂量上可能对细胞有害。因此,它们可能构成重大的健康危害。为了研究这一点,我们计划暴露三个单元 上面提到的三种碳纳米材料的类型在体外,使用剂量反应设计跨越3个数量级,持续时间为24和48小时。暴露后,我们将使用定量质谱和二维电泳检查差异蛋白表达。我们还将使用这些蛋白质组学技术来表征蛋白质后透透明修饰的改变。我们将 通过测量离子转运和跨度电阻,以及纳米颗粒暴露引起的潜在变化来检查暴露的功能效应,以响应正常的内源性调节剂。此外,我们将使用细胞因子分泌,活性氧形成和细胞活力的各种测量来量化刺激/损伤/毒性。该项目的一个重要方面是准确评估主要粒子和团聚材料的元素组成,颗粒数,粒径分布,粒子形状和表面积,以及培养物媒体中的媒体团聚/脱水状态。这些研究的结果将提供有关不同碳纳米颗粒对屏障上皮细胞全局蛋白表达的影响的重要新信息。此外,研究将将蛋白质表达的变化与毒性和潜毒水平的细胞功能变化相关。

项目成果

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