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目的:研究小于0.5Gy低剂量辐射对基因表达的影响规律,筛选并鉴定低剂量辐射反应基因,为发展低剂量辐射暴露的分子标志物奠定基础;探讨其中CHD6基因表达变化对细胞增殖、辐射敏感性的影响及其机理。
方法:应用基因芯片技术对0.05、0.2和0.5Gy60Coγ射线照射正常人淋巴母细胞AHH-1的全基因组mRNA表达水平进行对比分析,RT-PCR、real-timePCR和Northernblot验证部分差异表达基因mRNA的表达水平;利用质粒介导的siKNA技术,建立CHD6基因表达抑制细胞模型,RT-PCR检测CHD6mRNA的表达,细胞生长曲线和流式细胞技术分别检测细胞增殖及细胞周期的变化,荧光染色法检测细胞凋亡,细胞克隆形成率检测细胞辐射敏感性,GST-pulldown检测CHD6相互结合蛋白。
结果:
1)在所分析的14,112个基因中发现,0.05Gy照射组差异表达2倍以上基因有43个,其中表达上调的有25个,表达下降的有18个;0.2Gy照射组差异表达显著的基因有83个,其中表达上调的有21个,表达下降的62个;0.5Gy照射组差异表达显著的基因有75个,表达上调的基因30个,表达下降的基因45个。
2)RT-PCR对部分基因的辐射诱导表达进行了验证,包括0.05Gy照射组的BMPR2、CONNEXIN43、LYK5和NOL6基因表达上调,CCNBIlPl、SDPR、CCT5和KIAA0231基因表达下降;0.2Gy照射组的MAPKl4、NDSTl、CENPF和SELP基因表达上调,APOLLON、RNF2、VTN和PCDHl8基因表达下降;0.5Gy照射组的STAT3、GPR56、MIZF、ATP9A、CAMKK2和CHD6基因表达上调,LCPl、XRCC4、RLF3基因表达下降。这些基因的表达变化与基因芯片的筛选结果一致。
3)利用real-timePCR对其中的XPC基因的辐射诱导表达的剂量效应规律进行了细致的分析,结果表明,其mRNA表达水平具有显著剂量依赖性,在至少0.05-10Gy范围内,随剂量的升高而表达丰度上调。而且XPC基因表达在0.05Gy照射后10h和2Gy照射后铀分别达到最高值,而紫外线和顺铂对XPC基因mRNA表达水平无明显影响。MSN、LCPl和AKl23575基因尽管也受低剂量辐射诱导表达,但剂量效应关系不明显。
4)CHD6基因是本实验室以前通过差异显示PCR鉴定的一个0.5Gy辐射反应基因,本研究芯片检测也显示该基因包括在0.5Gy表达上调的基因之中。Northernblot检测结果显示,0.2Gy或0.5Gy照射对AHHl细胞、HeLa细胞和A549细胞中CHD6基因的表达均有诱导作用。
5)利用siRNA技术成功建立了CHD6基因表达抑制的A549细胞模型。研究发现CHD6基因表达抑制后,A549细胞增殖能力明显增强,细胞对2Gy以内γ射线照射有明显辐射抗性,但对大剂量照射诱发的细胞凋亡率无明显影响。
6)构建重组原核表达质粒pGEX-CHD6;IPTG诱导谷胱甘肽S一转移酶一CHD6(GST-CHD6)融合蛋白表达,以谷胱甘肽琼脂糖亲合层析法,获得纯化的重组融合蛋白GST-CHD6;采用GSTpull-down技术结合肽指纹质谱分析,发现三种可能与CHD6相互作用的蛋白,分别为孕相关血浆蛋白、组胺受体4和一种未知蛋白。
结论:筛选和鉴定了一系列低剂量辐射诱导差异表达基因,并对部分差异表达基因进行了验证,揭示了XPC基因的辐射诱导表达具有良好的剂量效应关系,为进一步研究低剂量辐射生物学效应的分子机制、发展为低剂量辐射暴露的分子标志物或新型生物剂量计奠定了基础;CHD6基因表达抑制将提高细胞增殖能力和细胞的辐射抗性,提示CHD6基因的诱导表达参与细胞的辐射超敏感性反应、在辐射细胞学反应事件中发挥重要的调节作用;CHD6相互作用蛋白的识别有助于深入了解CHD6基因生物学功能。