基于转录组测序初步筛选维生素C延缓秀丽隐杆线虫衰老的相关基因

为探究维生素C调控秀丽隐杆线虫寿命通路相关基因，设置空白对照组(0 mg/mL维生素C组)、0.4 mg/mL维生素C组、0.8 mg/mL维生素C组以及1.6 mg/mL维生素C组，构建维生素C处理秀丽隐杆线虫模型，检测维生素C与秀丽隐杆线虫寿命关系。空白对照组和处理组利用Illumina HiSeq基因转录组测序。通过本位数据库(Gene Ontology, GO)和通路显著性富集分析数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)挖掘影响秀丽隐杆线虫寿命的差异表达基因。研究发现，0.8 mg/mL维生素C处理下，秀丽隐杆线虫寿命相较于其他浓度明显延长，lips-10基因表达明显上调且参与秀丽隐杆线虫寿命相关通路调节过程，表明维生素C能够影响秀丽隐杆线虫寿命，调控其相关衰老过程。     

PFOS暴露对秀丽线虫寿长的影响及其与IIS相关基因的关联

以秀丽隐杆线虫(C.elegans)为模型,本文研究了全氟辛烷磺酸(PFOS)对机体寿长的影响及初步机理.结果显示0.2~200μmol/L的PFOS暴露50 h导致野生型秀丽线虫寿长呈剂量依赖性缩短.在4类转基因线虫上,观察到Insulin/IGF-l.1信号通路(IIS)相关的daf-16、daf-2和age-1基因突变或敲除能影响线虫的寿长.进一步观察PFOS暴露导致4类转基因线虫的寿长变化率,并与野生型线虫比较.在CF1139和CF1580突变种上daf-16或daf-2的突变均未改变PFOS的缩短寿长效应.而在CF1295和TJ1052转基因型上发现daf-16b的基因敲除或age-1基因突变阻断PFOS的减寿效应.结果表明PFOS慢性暴露能加速动物衰老,缩短寿长.PFOS作用与IIS信号通路关系密切,daf-16b和age-1基因在其中起重要作用.     

马拉硫磷对秀丽隐杆线虫的急性毒性研究

研究了马拉硫磷对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)形态、行为和生理生化等方面的影响,发现马拉硫磷可以导致线虫体型、繁殖能力、衰老、趋化性以及一些代谢酶类变化,但对线虫的寿命、运动能力和靶标酶并未产生显著影响.表明秀丽隐杆线虫对马拉硫磷有较强的耐受性,体内可能存在对马拉硫磷高效的代谢途径.     

遗传毒物对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)寿命的影响

研究了丝裂霉素C,噻替哌和环磷酰胺对秀丽隐杆线虫(C.elegans)温度敏感突变型DH26衰老的影响。结果表明,除极高浓度(100μg/ml)的丝裂霉素C能缩短线虫寿命外,其余对寿命均无影响。     

秀丽线虫基因敲除突变库中sec-10突变种系的筛选

从秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的基因突变库中筛选出目的基因的突变种系,并对其进行分子机制的研究,是研究不同基因及其蛋白产物作用机制的一项基本技术.以sec-10突变种系的成功筛选为例,详细描述如何通过PCR检测方法从笔者实验室所构建的国内第一个秀丽线虫基因敲除突变库(可进行多达几百次的筛选量)中筛选出目的基因的突变种系,同时证明突变库的可用性.根据sec-10基因序列设计多套针对不同靶点的含干扰引物的巢式引物,通过凝胶电泳正确判断扩增产物的特异性和干扰引物对长片段产物的抑制特性,以选择有效的检测引物.简化了线虫复苏后的饲养方法,以取代恒温恒湿培养箱的使用.通过纯和致死平衡子的引入,克服了sec-10基因突变致死所导致的无法稳定传代的问题.总结了从秀丽线虫基因突变库中筛选突变种系的注意要点,为国内其它线虫基因突变库的筛选提供重要的参考意见.     

六溴环十二烷急性暴露对秀丽隐杆线虫的毒性效应

以秀丽隐杆线虫作为模式生物,从生理(体长、运动行为、产卵率),生化(活性氧水平ROS、细胞凋亡水平)及分子(14种胁迫相关基因表达)水平研究六溴环十二烷(HBCD)急性暴露对秀丽隐杆线虫的毒性效应。结果表明,当HBCD急性暴露浓度为20 nmol/L时,只会显著降低秀丽隐杆线虫的运动行为,表明运动行为是最敏感的生理指标。当HBCD急性暴露浓度为200 nmol/L时,秀丽隐杆线虫体内ROS水平和细胞凋亡水平显著提高。当HBCD急性暴露浓度为20～200 nmol/L时,秀丽隐杆线虫体内胁迫相关基因表达量明显上调,主要是氧化应激和细胞凋亡相关基因(hsp-16.2,hsp-16.48,sod-1,sod-3和cep-1)的影响。因此,HBCD可能通过氧化应激和细胞凋亡的途径对线虫产生毒性作用,并且hsp-16.2,hsp-16.48,sod-1,sod-3和cep-1基因具有调控秀丽隐杆线虫的氧化应激和细胞凋亡的作用。     

水溶性人参皂苷对秀丽隐杆线虫生物学功能的影响

 以秀丽隐杆线虫作模式生物, 研究水溶性人参皂苷成分对线虫的寿命、 产卵和运动等生命活动的影响. 结果表明: 质量浓度为200 μg/mL的人参皂苷可使线虫寿命延长, 减缓衰老; 质量浓度为500 μg/mL的人参皂苷则对线虫具有一定的毒性作用.     

利用秀丽隐杆线虫模型评价人工培育肉灵芝浸提物的毒性及抗氧化功效

将人工培育的肉灵芝浸提物作用于秀丽隐杆线虫氧化损伤模型， 评价其毒性影响及抗氧化功效. 采用紫外全波长扫描法确定浸提物主要成分, 采用寿命和产卵量测定法评价浸提物毒性, 通过活性氧检测(DCF)法检测自由基含量以评价浸提物抗氧化功效， 采用转录组学分析法探究浸提物潜在作用靶点. 实验结果表明：肉灵芝浸提物的主要成分为醌类和蛋白质； 浸提物无明显毒副作用；2.5 mg/mL浸提物对损伤线虫抗氧化能力显著， 可有效调控热激蛋白家族（hsp-16.1,16.11，16.48,16.49）、超氧化物歧化酶(sod-5）、线粒体内膜易位酶（timm-23）、 金属硫蛋白-1（mtl-1）和Skp1蛋白家族相关基因的表达. 可见人工培育肉灵芝浸提物可通过寿命调节信号通路发挥明显的抗氧化功效， 并具有潜在的调控脂肪代谢和促进蛋白合成能力.     

不同品系大肠杆菌营养成分分析及其对线虫发育的影响

大肠杆菌在生物学领域的研究中,可作为食物维持秀丽隐杆线虫的生长发育;但是,不同大肠杆菌营养成分的差异,以及对线虫发育等的影响还不明确.文章对实验室可用作线虫食物的4种大肠杆菌品系OP50、MG1655、HT115、HB101进行能量营养成分分析,并且研究了4种大肠杆菌对线虫的进食速率、发育速率、寿命、生殖能力的影响.结...     

溶酶体活性影响秀丽隐杆线虫脂肪沉积的作用

文章通过在秀丽隐杆线虫的生长培养基(nematode growth medium, NGM)中补充1 mmol/L葡萄糖或0.02 mmol/L棕榈酸诱导线虫的脂肪沉积，结果发现，随着线虫脂肪沉积的增加，其溶酶体数量和酸化水平显著提升，说明溶酶体可能参与了营养物诱导的线虫脂肪沉积；用溶酶体抑制剂氯喹和溶酶体生物合成关键转录因子hlh-30的突变体抑制线虫溶酶体活性，结果发现线虫脂肪沉积水平显著降低；利用线虫溶酶体营养感应和脂代谢相关信号关键分子aak-2、daf-15和rsks-1的突变体，发现mTORC1信号通路在上述溶酶体影响的线虫脂肪沉积中发挥关键作用，结果表明，溶酶体通过mTORC1信号通路影响线虫能量营养过剩所导致的脂肪沉积。     

以秀丽隐杆线虫为模型的玛咖功效评价

先对玛咖进行脱油、水提、冻干,再将所得水提物冻干品与Escherichia coli OP50菌液进行混合,稀释至终质量浓度为1,2mg/mL.以秀丽隐杆线虫(简称线虫)为模型,考察玛咖水提物对线虫的抗氧化作用:经寿命、产卵、吞咽、运动能力实验表明,玛咖水提物对线虫无明显毒性作用,且1,2mg/mL玛咖水提物均能显著延长线虫寿命;由玛咖水提物对线虫热激氧化压力诱导表明,玛咖水提物对线虫体外热激氧化压力有保护作用;通过油红O对脂肪染色表明,玛咖水提物具有一定降脂功效.     

葡萄籽粗多糖的体内外抗氧化作用

为了研究葡萄籽粗多糖(crude polysaccharides from grape seeds,GSCPs)体外抗氧化作用及对秀丽隐杆线虫的体内抗氧化作用,采用水提醇沉法提取GSCPs,检测GSCPs对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基和羟自由基的清除作用及对DNA氧化损伤的抑制作用;建立RAW 264.7巨噬细胞氧化损伤模型,在细胞水平探讨GSCPs的抗氧化能力;同时利用秀丽隐杆线虫研究GSCPs的体内抗氧化功能。体外实验结果表明:GSCPs可有效清除自由基,抑制DNA的氧化损伤,质量浓度为0.4mg/mL的GSCPs对DPPH自由基的清除率达84%,对羟自由基清除率为89%;GSCPs可以下调H₂O₂诱导的RAW 264.7巨噬细胞活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,正向调节细胞内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性,质量浓度为0.2mg/mL的GSCPs处理组可使细胞内SOD活性从H₂O₂处理组的81.1%升至96.3%,GSH-Px活性从H₂O₂处理组的92.1%升至99.6%。此外,GSCPs可延长秀丽隐杆线虫寿命,提高其对抗急性氧化应激的能力,有效清除秀丽隐杆线虫体内的ROS。质量浓度为0.8mg/mL GSCPs处理组秀丽隐杆线虫的平均寿命较对照组延长27.67%,将急性氧化应激的秀丽隐杆线虫平均存活时间延长33.58%,秀丽隐杆线虫体内ROS生成量较对照组可降低56.33%。因此,葡萄籽粗多糖在体内外均表现出良好的抗氧化性,可用于抗氧化功能产品的开发。     

余甘子对秀丽隐杆线虫的抗衰老作用

以模式生物秀丽隐杆线虫(简称线虫)为模型,考察质量浓度分别为1.0,2.0,4.0mg/mL的余甘子提取物对线虫的抗氧化作用.实验结果表明:1.0 mg/mL的余甘子提取物能显著提高线虫产卵量,且对线虫的运动能力无显著影响,即在实验的质量浓度范围内,余甘子提取物具有低毒性;1.0mg/mL的余甘子提取物能显著延长线虫的寿命,并具有抗氧化压力作用;1.0mg/mL的余甘子提取物可显著提高线虫体内过氧化物酶活性,从而达到抗氧化的保护作用.     

次血红素六肽对纳米金诱导线虫热激损伤的保护作用

通过考察Au纳米球壳对野生型秀丽隐杆线虫的光热转换作用, 建立一种新型的秀丽线虫热激损伤模型. 实验结果表明, 在纳米金浓度为30 μmol/L, 红外光强为3 W/cm2, 照射8 min的热激条件下加入次血红素六肽对线虫有保护作用.     

5种药食同源植物的抗氧化作用

以刺梨、 干姜、 肉桂、 山药、 葡萄籽5种药食同源植物为原料, 利用水提法提取有效成分. 以模式生物秀丽隐杆线虫(线虫)为模型, 通过线虫寿命测定实验、 体外氧化压力测定实验和体内自由基清除实验评估5种药食同源植物的抗氧化作用. 实验结果表明: 2 mg/mL的刺梨水提物和2 mg/mL的葡萄籽水提物均能显著延长受试线虫寿命; 5种不同质量浓度的植物水提物均对受试线虫有显著的氧化损伤修复能力及一定的清除体内自由基能力, 其中刺梨[KG*8]和葡萄籽水提物的清除自由基能力效果明显.     

松花粉的抗氧化作用

先对松花粉进行脱油、水提、冻干,获得水提物冻干品,再与缺陷型大肠杆菌菌液进行混合,稀释至终质量浓度为0.5,1.0,2.0mg/mL,喂食模式生物秀丽隐杆线虫(线虫).通过测定线虫的寿命、产卵、吞咽及运动能力,确定松花粉水提物对线虫无明显毒性作用;通过10mmol/L过氧化氢体外氧化压力诱导线虫,确定0.5,1.0,2.0mg/mL松花粉水提物对线虫体外氧化压力有显著保护作用.     

20℃和25℃条件下秀丽隐杆线虫衰老过程中磷酸化蛋白质组学的研究

衰老过程受到包括温度在内的众多环境因素的影响。蛋白质磷酸化是重要的翻译后修饰,调控多种生命活动,在衰老过程中也起着重要作用。秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C.elegans)是经典的衰老研究的模式生物。为了探究蛋白质磷酸化修饰在不同温度下衰老过程中的作用,我们对20℃(常温)和25℃(高温)培养条件下成年时期第1天、第5天、第10天的秀丽隐杆线虫样品进行了磷酸化组学分析工作。我们采用基于DIA的非标定量分析方法,系统地比较了不同样品间的磷酸化组学差异。共9 145条高可信度的磷酸化肽段被鉴定到,对应3 317个磷酸化蛋白质。经过筛选,最终6 624条磷酸化肽段被定量到,其中有1 093条显著变化的磷酸化肽段,来自于858个磷酸化蛋白质,包含1 426个磷酸化位点,通过进一步的生物信息学分析,揭示了衰老过程中的磷酸化变化规律。     

葱蝇PDK1基因的克隆及生物信息学分析

3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase1,PDK1)是磷脂酰肌醇3-激酶(Phos-phatidylinositol-3 kinase,PI3K)/蛋白激酶B(PKB/Akt)信号通路中一个关键的激酶。该通路在人(Homo sapiens)、黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)中是一条保守的通路,通过激活下游的因子对代谢、细胞分化、寿命等产生重要调节作用。本研究基于葱蝇(Delia antiqua)转录组数据通过生物信息学分析从其中鉴定出PDK1基因4条Unigene序列,并通过PCR技术克隆了PDK1基因的全长cDNA,命名为DaPDK1,其全长为3215bp,开放阅读框长2730bp,编码909个氨基酸。采用生物信息学的方法,推测该基因编码的蛋白质相对分子质量为100.3kD,等电点为8.53。该蛋白第87~109氨基酸是跨膜区,第284~627和744~833氨基酸是两个保守结构域STKc和PH。同源性分析表明DaPDK1蛋白与地中海实蝇(Ceratitis capitata)PDK1蛋白氨基酸序列相似性最高(一致率为53.1%,相似率为63.2%)。本研究结果有望为进一步研究葱蝇PI3K/Akt信号通路中PDK1基因的特性及功能奠定基础。
     

葱蝇PDK1基因的克隆及生物信息学分析

3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1,PDK1)是磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphatidylinositol-3kinase,PI3K)/蛋白激酶B(PKB/Akt)信号通路中一个关键的激酶。该通路在人(Homo sapiens)、黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)、秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)中是一条保守的通路,通过激活下游的因子对代谢、细胞分化、寿命等产生重要调节作用。本研究基于葱蝇(Delia antiqua)转录组数据通过生物信息学分析从其中鉴定出PDK1基因4条Unigene序列,并通过PCR技术克隆了PDK1基因的全长cDNA,命名为DaPDK1,其全长为3 215bp,开放阅读框长2 730bp,编码909个氨基酸。采用生物信息学的方法,推测该基因编码的蛋白质相对分子质量为100.3kD,等电点为8.53。该蛋白第87~109氨基酸是跨膜区,第284~627和744~833氨基酸是两个保守结构域STKc和PH。同源性分析表明DaPDK1蛋白与地中海实蝇(Ceratitis capitata)PDK1蛋白氨基酸序列相似性最高(一致率为53.1%,相似率为63.2%)。本研究结果有望为进一步研究葱蝇PI3K/Akt信号通路中PDK1基因的特性及功能奠定基础。     

秀丽隐杆线虫病原逃避行为调控的分子机制研究进展

线虫(Caenorhabditis elegans)生活在复杂生态系统的环境中,具备对环境刺激变化的敏锐感知和应对能力.除常规非生物或生物逆境,如不适宜的气味、温度和盐离子可使线虫产生逃避反应外,病原细菌侵染也能诱发其逃避行为,从而有效帮助线虫辨别病原细菌和细菌食物、迅速逃离危险,是线虫提高生存率的重要策略.现有的研究证明,病原菌铜绿假单胞PA14(Pseudomonas aeruginosa,简写为PA14)、沙雷式菌(Serentia marcescens)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)等都会诱发逃避.根据逃避行为的方式和作用机制不同可将其分为两类:一类是应对病原伤害形成的本能逃避行为;第二类是学习记忆产生的学习型逃避行为.该文将针对秀丽隐杆线虫的两类病原逃避行为的分子机制进行综述.