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地球上所有生命形式的维持都直接或间接地与太阳光辐射有关。虽然紫外辐射只占阳光光线的很少部分,但其具有很强地生物学效应。
根据生物学效应上的差异,紫外线分为UVA(320-400nm),UVB(280-320nm),UVC(100-280nm)三部分。UVA的生物学效应需要活性氧的介导;UVC则直接作用并损伤DNA和细胞内其它大分子,通过p53蛋白活化修复细胞或者促使凋亡发生;UVB与UVA和UVC均有相似之处,既能直接损伤DNA,也能诱发活性氧产生。
尽管人们对紫外辐射的研究已经很多,但有关紫外辐射生物效应检测手段以及分子机制的研究仍很有限。为了阐明自外俯身生物效应的分子机制,本论文在充分调研国际、国内有关紫外辐射损伤研究的历史和进展的前提下,将FRET技术、荧光探针、化学发光探针运用到紫外辐射生物效应的研究中,分别从活性氧和p53两个方向探讨紫外辐射损伤的分子机制,并得到了初步但非常有意义的结果。
本论文实验工作主要分为三个部分:第一部分首先分析了UVA诱发氧化应激发生的机理,讨论了UVA照射后超氧阴离子(O2-·)和单线态氧(1O2)的最早产生、最早损伤细胞、以及可以迅速反应生成其它活性氧的特点。为了分析具备上述特点的O2-·和1O2与氧化应激后果的关系,本实验运用对O2-·和1O2有特异性的高灵敏度化学发光探针MCLA检测UVA诱发淋巴细胞氧化应激水平,并且与丙二醛(MDA)和总抗氧化能力(TAC)等氧化应激标志物对比,证明UVA诱发氧化应激过程中早期产生的O2-·和1O2的含量可以反映出氧化损伤的后果。因此MCLA化学发光法有望成为一种快速简便准确的早期预测UVA氧化损伤程度的高灵敏度方法。
第二部分为了进一步证明紫外辐射能够使线粒体产生大量O2-·,从而使细胞形成持续的氧化应激,运用荧光探针MitoSOXTMRed特异检测紫外作用之后的线粒体O2-·变化。结果表明,紫外可以造成线粒体O2-·的累积,从而为O2-·是紫外诱发的持续氧化应激中活性氧的来源的推论提供证据。
第三部分利用FRET技术在活细胞中实时监测UVC损伤DNA之后p53与BclxL的相互作用动态变化,并且在放线菌酮(CHX)阻断p53的转录活性条件下检测UVC照射后p53与BclxL相互作用变化。结果表明,p53与BclxL的相互作用是受到p53转录活性的调控的,p53的转录依赖和非转录依赖两条促凋亡通路之间存在相互协同的关系。