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基于CRISPR/Cas9基因定点敲入技术利用荧光标记斑马鱼cyp1a基因及其在PAHs检测上的应用

批准号:
21806041
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
谢少林
依托单位:
学科分类:
环境毒理与健康
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
周爱国、黄玉妹、冯永永、王桢璐

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
通过测定鱼类cyp1a基因表达量来监测石油类、PAHs等有机污染是目前最为有效的生物标志物监测技术。我们前期构建了Tg(cyp1a:mCherry)转基因荧光斑马鱼,并利用环境样品进行暴露分析,结果发现暴露后斑马鱼荧光强度和样品中PAHs含量具有良好的相关性;但亦发现这种利用随机插入的方法构建的荧光斑马鱼其插入位点和拷贝数直接影响荧光的表达效率,不能真实反映cyp1a基因的表达情况。因此本研究拟利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,将不同拷贝数的外源荧光基因定点敲入到斑马鱼内源cyp1a基因启动子之后,构建基因敲入的荧光斑马鱼,并分析荧光基因与其自身cyp1a基因的表达差异;同时利用环境样品对其进行暴露验证,分析样品中PAHs含量和荧光强度之间的相关性。旨在建立一种直观、经济的PAHs生物监测方法,以此提高环境监管效率,节约人力和成本,这对保护环境和保障人民健康具有重要的意义!
英文摘要
The quantification of cyp1a expression in fish is the most effective method so far to identify PAHs contamination in the aquatic ecosystem. Previously, we not only generated a transgenic zebrafish line Tg(cyp1a:mCherry) with cyp1a promoter driving mCherry expression but also precisely monitor PAHs contamination in different environmental samples using newly established zebrafish. Further, our results showed that the response of mCherry was consistent with the PAHs exposure concentrations. However, the insertion site and copy number of mCherry directly affected its expression efficiency, therefore, mCherry responses not truly reflected the expression of cyp1a gene. Here, we will use CRISPR/Cas9 technique to generate a transgenic zebrafish line by inserting the fluorescent tag after the cyp1a promoter and analyze whether the expression of mCherry is consistent with the endogenous cyp1a gene expression. We will also evaluate the sensitivity of the newly generated zebrafish line by exposing it to the environmental samples in order to test whether it can be used as an In vivo assay for accurate monitoring of PAHs in the environment. In a nutshell, we plan to modify our previously established zebrafish line for precise measurement of PAHs contamination via more sensitive, efficient, and convenient method, which will be of great significance to safeguard environment and human health.
通过测定鱼类CYP1A基因表达量来监测石油类、二噁英类、多环芳烃类等有机污染是目前最为有效的生物标志物监测技术。项目负责人前期构建了Tg(cyp1a:mCherry)转基因荧光斑马鱼,并利用环境样品进行暴露分析,结果发现暴露后斑马鱼荧光强度和样品中PAHs含量具有良好的相关性;但亦发现这种利用随机插入的方法构建的荧光斑马鱼其插入位点和拷贝数直接影响荧光的表达效率,不能真实反映cyp1a基因的表达情况。因此本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,将外源荧光基因(mCherry)定点敲入到斑马鱼内源cyp1a基因启动子之后,成功构建了基因敲入的荧光斑马鱼,并分析了荧光强度、cyp1a基因表达量同PAHs浓度之间的关系,试验结果发现在斑马鱼cyp1a基因之后标记荧光蛋白显著抑制了cyp1a基因的表达水平,同时大幅度降低了斑马鱼对PAHs的耐受力;转录组分析结果发现失去cyp1a酶的保护,BaP可加速诱导细胞凋亡,抑制细胞增殖和DNA修复,引起脂肪等物质代谢紊乱,进而加速斑马鱼的死亡。该cyp1a敲低品系构建为后续基于斑马鱼行为变化建立一种可特异针对PAHs类污染物的在线生物监测系统提供新的研究思路,同时也为研究PAHs致癌致畸机制提供一个很好的斑马鱼模型。另外,项目负责人利用较斑马鱼cyp1a启动子转录活性更强的食蚊鱼cyp1a启动子,构建了一个转食蚊鱼cyp1a启动子驱动绿色荧光表达的转基因荧光斑马鱼,该品系在相对较低的二噁英暴露下仍表现出较好的荧光诱导效果,后续将进行环境样品的验证工作。总之,该项目旨在建立一种直观、经济的PAHs生物监测方法,以此提高环境监管效率,节约人力和成本,这对保护环境和保障人民健康具有重要的意义!
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Benzo[a]pyrene induces microbiome dysbiosis and inflammation in the intestinal tracts of western mosquitofish (Gambusia affinis) and zebrafish (Danio rerio)
苯并[a]芘诱导西方蚊鱼(Gambusia affinis)和斑马鱼(Danio rerio)肠道微生物群失调和炎症
DOI: 10.1016/j.fsi.2020.06.041
发表时间: 2020
期刊: Fish & Shellfish Immunology
影响因子: 4.7
作者: [Shaolin Xie, Aiguo Zhou, Nan Xu, Yongyong Feng, Zhengkun Pan, Muhammad Junaid, Jun Wang, Jixing Zou]
通讯作者: Jixing Zou
Transcriptomic changes in western mosquitofish (Gambusia affinis) liver following benzo[a]pyrene exposure
苯并[a]芘暴露后西方蚊鱼(Gambusia affinis)肝脏的转录组变化
DOI: 10.1007/s11356-020-08571-0
发表时间: 2020-04-13
期刊: ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH
影响因子: 5.8
作者: [Feng,Yongyong, Zhou,Aiguo, Xie,Shaolin]
通讯作者: Xie,Shaolin
Cytochrome P450 1A mRNA in the Gambusia affinis and Response to Several PAHs
甘布西亚细胞色素 P450 1A mRNA 及其对多种 PAH 的反应
DOI: 10.1007/s10528-020-09955-0
发表时间: 2020-06
期刊: Biochemical Genetics
影响因子: 2.4
作者: [Xie Shaolin, Zhou Aiguo, Feng Yongyong, Zhang Yue, Li Junyi, Sun Zhuolin, Fan Lanfen, Zou Jixing]
通讯作者: Zou Jixing
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