生態(tài)中心在環(huán)境污染物及碳納米材料的毒性研究中取得進(jìn)展

　　中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉思金研究組在非編碼RNA—miR-214拮抗砷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡機(jī)制方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果近日發(fā)表于自由基研究期刊Free Radical Biology & Medicine (Free Radic Biol Med, 2016, 92:39-49)；同時(shí)，在氧化石墨烯（GO）的毒性與生物安全性控制方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于美國化學(xué)會(huì)雜志ACS Nano（ACS Nano, 2016,DOI: 10.1021/acsnano.6b00539）。

　　砷化物是一種對人類健康具有嚴(yán)重危害的環(huán)境污染物，但其毒理學(xué)效應(yīng)，特別是紅系細(xì)胞的毒性機(jī)制仍不清楚。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在紅系細(xì)胞的氧化應(yīng)激下（特別是砷化物的刺激下），miR-214的表達(dá)水平明顯下調(diào)。過表達(dá)和敲低實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示miR-214的下調(diào)拮抗了砷化物誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡效應(yīng)。進(jìn)一步的分子機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，砷化物誘發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激蛋白Nrf2含量顯著上升，其入核后結(jié)合在miR-214啟動(dòng)子上的水平也顯著增加，最終抑制miR-214的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞應(yīng)激蛋白ATF4和組蛋白修飾關(guān)鍵分子EZH2是miR-214的直接下游靶基因，砷刺激下miR-214的表達(dá)下調(diào)促使ATF4和EZH2的蛋白含量升高，并進(jìn)一步拮抗砷誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。該研究對于揭示砷的紅系細(xì)胞毒性以及miR-214在環(huán)境健康研究中的科學(xué)價(jià)值也具有重要的意義。

　　該研究組也發(fā)現(xiàn)GO的表面理化性質(zhì)顯著影響其生物效應(yīng)和毒性。在生物介質(zhì)中，原始態(tài)GO的表面會(huì)吸附大量的蛋白分子，其中一些具有重要生物功能的蛋白（如免疫球蛋白）介導(dǎo)了GO納米顆粒與巨噬細(xì)胞膜的結(jié)合，導(dǎo)致原始態(tài)GO納米顆粒容易被巨噬細(xì)胞識(shí)別、黏附和吞噬。在分子層面上，證實(shí)GO會(huì)影響細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)蛋白的水平，最終導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能（如細(xì)胞膜通透性、流動(dòng)性、膜電勢和離子通道等）的異常，這也是GO產(chǎn)生細(xì)胞毒性的機(jī)制之一。同時(shí)，通過控制GO的表面理化性質(zhì)，制備了四種不同表面性質(zhì)的GO（GO-NH2、GO-PEG、GO-PAM、GO-PAA），并深入研究了這些GO衍生物的體外和體內(nèi)毒性效應(yīng)。研究結(jié)果證明PEG-和PAA-修飾能在很大程度上降低GO與細(xì)胞膜的作用及損傷，并緩解GO引起的體內(nèi)毒性。這項(xiàng)研究工作對于揭示氧化石墨烯的毒性及環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要的科學(xué)價(jià)值。

　　這些研究工作得到了國家“973”項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)B和基金委自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。

氧化石墨烯的生物作用機(jī)制及其生物安全性的人工調(diào)控