Ets-1/DDRGK1调控的内质网应激在哺乳期纳米氧化锌暴露致乳蛋白β-casein合成减少中的机制研究
批准号:
82101695
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
吴珺蓉
依托单位:
学科分类:
乳腺结构、功能及发育异常
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴珺蓉
中文摘要
乳蛋白β-casein是乳汁中最主要的营养成分之一,其合成减少导致婴儿营养不足及罹患各种疾病风险增加,而内质网应激能够影响乳蛋白合成。前期研究表明,哺乳期纳米氧化锌(ZNPs)暴露导致乳腺β-casein合成减少,但机制不明确。申请人预试验发现,哺乳期ZNPs暴露导致乳腺上皮细胞发生内质网应激,调控内质网稳态的蛋白DDRGK1显著下调,其转录因子Ets-1的转录活性下降;上调Ets-1转录活性,DDRGK1表达增加,β-casein合成恢复。因此提出科学假说:ZNPs通过影响Ets-1转录活性调控DDRGK1水平,诱导内质网应激,进而影响β-casein的合成。本项目拟通过体内、外实验,利用染色质免疫共沉淀、免疫荧光等技术,探究ZNPs导致β-casein合成减少的机制,并阐明Ets-1/DDRGK1介导的内质网应激在其中发挥的调控作用。本课题的顺利进行将为ZNPs的安全应用提供参考依据。
英文摘要
β-Casein is one of the most important nutrients in milk. The decrease of its synthesis leads to malnutrition and increased risk of various diseases in infants. Endoplasmic reticulum stress can affect milk protein synthesis. Previous studies have shown that zinc oxide nanoparticle (ZNP) exposure during lactation can reduce the synthesis of β-casein in mammary gland, but the mechanism is not clear. The applicant's preliminary studies found that lactation ZNPs exposure led to endoplasmic reticulum stress in breast epithelial cells, significantly down-regulated the protein DDRGK1 regulating endoplasmic reticulum homeostasis, and down-regulated the transcription activity of Ets-1. Then, the applicant up-regulated Ets-1 transcriptional activity, which increased the expression of DDRGK1, and restored the synthesis of β-casein. Therefore, a scientific hypothesis is proposed: the ZNPs regulate the level of DDRGK1 by affecting the transcriptional activity of Ets-1, which induces endoplasmic reticulum stress, thus affecting the synthesis of β-casein. This project aims to explore the mechanism of ZNPs induced reduction of β-casein synthesis and elucidate the regulatory role of Ets-1/DDRGK1 mediated endoplasmic reticulum stress through in vivo and in vitro experiments, using chromatin immunoprecipitation and immunofluorescence techniques. The successful implementation of this project will provide a reference for the security application of ZNPs.
纳米氧化锌颗粒(ZNPs)等纳米材料已广泛应用于日常护理、食品和生物医药产品等领域,而其在哺乳期暴露对乳腺组织及乳汁分泌的不良影响也日益显现。哺乳期ZNPs暴露,可在乳腺中蓄积,损伤血乳屏障,导致母鼠乳汁产量减少,子代体重下降。而ZNPs通过何种机制抑制乳蛋白合是亟待深入研究的重点问题。本项目前期结合国内外研究现状及预实验结果,提出以下科学假说:ZNPs通过CaMKII磷酸化Ets-1影响其转录活性,调控DDRGK1蛋白水平,诱导内质网应激,进而影响哺乳期乳腺上皮细胞乳蛋白β-casein的合成。本项目通过体内、外实验明确了ZNPs导致乳蛋白β-casein合成减少,探索了其中的分子机制,并在原有实验基础上,继续拓展了ZNPs对乳腺组织结构及功能的影响。研究结果发现:哺乳期暴露ZNPs导致子代体重及生存率显著下降,母鼠乳蛋白β-casein水平显著减少。乳腺组织透射电镜结果发现,对照正常乳腺组织,ZNPs组乳腺上皮细胞内可见内吞的纳米颗粒,内质网肿胀,排列不齐,核糖体脱颗粒,提示乳腺发生内质网应激。组织切片及WB结果发现内质网应激指标分子伴侣蛋白BiP的水平上调,PERK、eIF2α及ATF4磷酸化水平增加,证实内质网应激的发生。而过表达DDRGK1后,发现PERK、eIF2α及ATF4磷酸化水平恢复,且β-casein的水平恢复,证实DDRGK1介导的内质网应激通过下游PERK通路抑制β-casein的合成。进一步,筛选出Ets-1可能为DDRGK1的转录因子,设计荧光素酶报告基因质粒,靶序列突变组因无法启动转录,荧光值显著降低,而野生DDRGK1启动子荧光素酶报告基因在过表达Ets-1细胞中大量转录,荧光强度显著提高,证实Ets-1与DDRGK1启动子结合调控其转录。抑制Ets-1后,DDRGK1水平下降、发现PERK、eIF2α及ATF4磷酸化水平恢复,且β-casein的水平恢复。最后,检测胞内Ca2+水平,钙依赖蛋白激酶CaMKII的磷酸化水平以及Ets-1的磷酸化及入核情况,明确ZNPs暴露导致胞外Ca2+内流、CaMKII激活,以及Ets-1的丝氨酸位点磷酸化并入核,证实Ca2+激活的CaMKII是ZNPs影响Ets-1转录因子活性的上游因子。本项目有助于揭示哺乳期ZNPs暴露导致乳汁质量下降的分子机制,并为其安全应用提供参考依据。
国内基金
海外基金