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全氟辛烷磺酸基化合物(PFOS)在环境、生物体中广泛存在。它具有难降解性、生物蓄积性和胚胎毒性、生殖毒性、免疫毒性等毒作用。但是目前PFOS是否具有致突变性和致癌性则有争议,有待进一步研究。抑癌基因p53基因由于其功能的多样性及与肿瘤发生的高度相关性而备受重视。斑马鱼胚胎具有一些独特的优点:胚胎体外发育并且透明,易于观察;斑马鱼胚胎对有害物质相对于成鱼更加敏感;发生的基因突变易保留,并可进行发育毒性研究。本项研究以斑马鱼胚胎p53基因为目标功能基因,(1)分析斑马鱼DNA功能基因(抑癌基因p53)的全基因结构及氨基酸序列保守性;(2)通过体外暴露,研究PFOS对斑马鱼胚胎p53基因致突变作用,揭示PFOS对鱼类DNA功能基因损伤,建立变性高效液相色谱(DHPLC)方法。本项研究主要目的在于从分子水平上分析和验证PFOS对脊椎动物点突变作用,进一步深刻认识PFOS的致突变性和遗传毒作用。
五氯酚(PCP)一直被认为是一种有争议的致突变物质,尽管目前已观察到体内实验时,PCP可以诱导p53基因点突变,但是,PCP是否是诱导基因点突变的直接物质,还是通过其代谢产物尚不清楚,而研究报道,斑马鱼胚胎在发育24 h其体内的PCP代谢基因不具有表达活性。因此本实验旨在利用斑马鱼胚胎进行PCP的遗传毒性机理研究。
主要研究结果:
(1)斑马鱼p53基因结构分析结果表明:斑马鱼p53基因由11个外显子和10个内含子组成,外显子1和外显子11部分序列不参与编码蛋白质。其cDNA核苷酸序列共2089 bp,包含一个1122 bp的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)(44 bp-1165 bp),这个ORF编码373个氨基酸。另外在3’端有924bp是非翻译区(3’-UTR),5’端同样也存在43 bp的非翻译区(5’-UTR);12种脊椎动物p53氨基酸序列的保守性分析结果表明,在一些特殊的区域,12种氨基酸序列表现出了很高的保守性,这些区域和p53的抑癌功能也密切相关。
(2)采用变性高效液相色谱(DHPLC)对斑马鱼胚胎p53基因外显子7的173bp的目标片段进行突变分析结果表明:50μg/L、16μg/L、5μg/L三个浓度暴露5小时后的扩增的p53基因目标片段的克隆突变率分别为9.89±1.22%,8.33±0.85%,4.60±1.84%。50μg/L、16μg/L、5μg/L三个浓度暴露5小时后扩增的p53基因目标片段的克隆突变率分别为:11.27%±0.62%、8.67%±2.13%、3.88%±1.20%。而溶剂对照组的克隆突变率仅为3.91±1.51%。经统计学分析,16μg/L,和50μg/L两个处理组与对照组相比均有显著性差异,表明PFOS可以诱导斑马鱼胚胎p53基因外显子7的点突变。这尚属首次发现PFOS能造成脊椎动物基因组点突变。
(3)五氯酚(PCP)遗传毒性机理研究:采用变性高效液相色谱(DHPLC)与克隆测序相结合的方法对斑马鱼胚胎p53基因外显子7的173 bp的目标片段进行突变分析结果表明:暴露染毒5小时50μg/L的五氯酚(PCP)处理组和50μg/L的四氯氢醌(TCHQ)处理组克隆突变率无显著性差异(p>0.05)。结果证明斑马鱼基因组点突变可能不是由PCP的代谢产物TCHQ所诱导的,PCP的遗传毒性机理有待进一步研究探索。