微囊藻毒素microcystin-LR通过调节MAPK信号通路影响斑马鱼卵母细胞减数分裂的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670520
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0310.污染生态学与恢复生态学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cyanobacterial blooms and the associated microcystin (MC) have become a global ecological disaster. MC can strongly inhibit the protein phosphatase PP2A activity with liver and gonad as the first and second important target organs, respectively. Our previous studies show that MC-LR exposure to zebrafish significantly influenced the quantity and quality of eggs,inhibited the PP2A activity, activated the mitogen-activated protein kinase (MAPK) and accelerated the germinal vesicle breakdown (GVBD), an indicator of resumption of first meiotic division. We therefore propose a scientific hypothesis of “MCLR-PP2A-MAPK-Meiosis” and believe that MC-LR leads to oocytes developmental disorders by inhibiting PP2A activity, activating MAPK signaling pathway and influencing the meiosis progress. Zebrafish will be used as experimental subject for evaluating the reproductivity, PP2A activity, phosphorylation levels of MAPK and their cellular localization. An oocyte in vitro culture system will be established to verify the effects of MC-LR on MAPK signaling pathway, GVBD, spindle assembly and chromosomal arrangement, which are very important meiotic events. The present study will further reveal the mechanism of reproductive toxicological effects of microcystin on fish, and provide some academic bases for the protection of biodiversity of polluted water and the evaluation of ecological safety.
蓝藻水华及微囊藻毒素(Microcystin,MC)污染已成为全球性的生态灾难。MC是蛋白磷酸酶PP2A的强效抑制剂,且性腺是MC除肝脏之外的第二靶器官。我们的研究表明MC-LR引起斑马鱼产卵的“量”和“质”下降、PP2A活性抑制、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活、生发泡破裂GVBD(第一次减数分裂恢复标志)提前。我们提出“MCLR-PP2A-MAPK-Meiosis”科学假设,认为MC-LR通过抑制PP2A活性、激活MAPK通路并影响减数分裂而造成卵母细胞发育障碍的。项目以斑马鱼为研究对象,研究MC-LR对生殖力、PP2A活性、MAPK磷酸化及细胞定位的影响。项目还拟建立卵母细胞体外培养体系,研究MC-LR对其MAPK信号通路及GVBD、纺锤体组装、染色体排列等减数分裂事件的影响。完成本项目将进一步揭示MC对鱼类生殖毒性的作用机制,为污染水体的生物多样性保护和生态安全评价提供理论参考。

结项摘要

蓝藻水华及微囊藻毒素(Microcystin,MC)污染已成为全球性的生态灾难。MC是蛋白磷酸酶PP2A的强效抑制剂,且性腺是MC除肝脏之外的第二靶器官。我们的研究表明MC-LR引起斑马鱼产卵的“量”和“质”下降、PP2A活性抑制、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)激活、生发泡破裂GVBD(第一次减数分裂恢复标志)提前。我们提出“MCLR-PP2A-MAPK-Meiosis”科学假设,认为MC-LR通过抑制PP2A活性、激活MAPK通路并影响减数分裂而造成卵母细胞发育障碍的。本项目以性成熟雌性斑马鱼和斑马鱼卵母细胞为研究对象,开展了环境相关浓度MC-LR对在体斑马鱼及卵母细胞离体暴露实验。结果表明:MC-LR对雌性斑马鱼暴露导致卵巢PP2A活性受到显著抑制,激活了MAPK信号通路的转录及表达水平,MC-LR通过PP2A-MAPK-MPF信号通路促进卵母细胞发生GVBD,引发卵母细胞成熟进程紊乱;此外,MC-LR通过内质网应激通路引发卵母细胞凋亡,还比较了MC-LR暴露造成斑马鱼肝脏、卵母细胞以及F1代幼鱼凋亡的作用机制的差异;并且,本项目首次全面建立了斑马鱼卵母细胞分离和体外培养体系,并利用该体系,进一步验证了MC-LR在促进斑马鱼卵母细胞成熟过程中,MAPK发挥着重要的作用。完成项目研究任务的同时,发表高水平学术论文7篇,指导研究生(博士生和硕士生)7名。总之,本研究进一步揭示MC对鱼类生殖毒性的作用机制,较好地完成了基金申请书中既定的研究任务,为污染水体的生物多样性保护和生态安全评价提供理论参考。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Microcystin-LR promotes zebrafish (Danio rerio) oocyte (invivo) maturation by activating ERK1/2-MPF signaling pathways, and cAMP is involved in this process
微囊藻毒素-LR 通过激活 ERK1/2-MPF 信号通路促进斑马鱼 (Danio rerio) 卵母细胞(体内)成熟,cAMP 参与此过程
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2019.113843
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Chunhua Zhan;Feng Zhang;Wanjing Liu;Xuezhen Zhang
  • 通讯作者:
    Xuezhen Zhang
Single and combined exposure of microcystin-LR and nitrite results in reproductive endocrine disruption via hypothalamic-pituitary-gonadal-liver axis
微囊藻毒素-LR 和亚硝酸盐的单独和联合暴露会通过下丘脑-垂体-性腺-肝脏轴导致生殖内分泌干扰
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2018.08.049
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Lin Wang;Guo Honghui;Li Yufen;Wang Lingkai;Zhang D;an;Hou Jie;Wu Kueyang;Li Li;Li Dapeng;Zhang Xuezhen
  • 通讯作者:
    Zhang Xuezhen
Effects of dietary toxic cyanobacteria and ammonia exposure on immune function of blunt snout bream (Megalabrama amblycephala)
膳食有毒蓝藻和氨暴露对团头鲂免疫功能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.fsi.2018.04.023
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Fish & Shellfish Immunology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Xia Hu;Son Ting;Wang Li;Jiang Liangsen;Zhou Qiting;Wang Weimin;Liu Liangguo;Yang Pinhong;Zhang Xuezhen
  • 通讯作者:
    Zhang Xuezhen
Microcystin-LR triggers different endoplasmic reticulum stress pathways in the liver, ovary, and offspring of zebrafish (Danio rerio)
微囊藻毒素-LR 在斑马鱼 (Danio rerio) 的肝脏、卵巢和后代中触发不同的内质网应激途径
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2019.121939
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Chunhua Zhan;Wanjing Liu;Feng Zhang;Xuezhen Zhang
  • 通讯作者:
    Xuezhen Zhang
Recovery of reproductive function of female zebrafish from the toxic effects of microcystin-LR exposure
雌性斑马鱼的生殖功能从微囊藻毒素-LR暴露的毒性作用中恢复
  • DOI:
    10.1016/j.aquatox.2019.105240
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Aquatic Toxicology
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Atufa Kawan;Tongzhou Zhang;Wanjing Liu;Hina Mukhtar;Chunhua Zhan;Xuezhen Zhang
  • 通讯作者:
    Xuezhen Zhang

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原位杂交和免疫荧光检测鱼类神经坏死病毒在宿主鱼组织中的分布
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    刘晓丹;胡先勤;黄剑南;翁少萍;王文文;陈文捷;秦真东;董星星;周洋;刘小玲;张学振;郭志勋;何建国;林蠡
  • 通讯作者:
    林蠡

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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