类雌激素生物标志物VTG及潜在生物标志物Vigilin的研究

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内分泌干扰物(endocrine disruptors,EDs)的研究已经成为全球性的热点和焦点。生物标志物是筛选内分泌干扰物的重要手段之一,生物标志物可以作为联系污染物与生物效应之间的纽带,既可以揭示环境样品和生物体内污染物的浓度,还可反映污染物的毒性。生物标志物的研究受到国际上日益广泛的重视,也是当前的研究热点。类雌激素是非常重要的的一类内分泌干扰物,而卵黄蛋白原(VTG)被证明为理想的类雌激素生物标志物。传统观念认为,VTG是在性成熟雌鱼肝脏合成后通过血液运输到卵巢中为卵子发育提供营养的,但最近研究报道,VTG在鱼类中,还分布在一些肝外组织中,VTG的组织分布还存在较大的争议。  本文以研究环境化学物毒性的模式生物斑马鱼为研究对象,用Western blot和RT-PCR方法分别检测了VTG蛋白和mRNA,系统地研究了VTG蛋白和mRNA在斑马鱼多种组织器官的分布情况;并研究了在类雌激素17-α乙炔基雌二醇(EE2)作用下,斑马鱼肝脏以及肝外组织中VTG的表达情况,发现取样方便的皮肤和眼睛中的VTG表达与EE2具有很好的剂效和时效关系,可以替代取样困难的肝脏和血液,作为生物标志物VTG检测的取样组织。  尽管VTG是理想的类雌激素生物标志物,但它仅存在于卵生脊椎动物当中,导致其应用受到很大限制。而Vigilin广泛分布于真核生物当中,而且高度保守,同时也受雌激素诱导,可能是潜在的类雌激素生物标志物。  抗体是检测生物标志物的重要手段之一,通过噬菌体展示单链抗体文库可以快速,高效,低成本地获得结合靶蛋白的特异抗体。经本实验室改造后的噬菌粒载体在单链抗体的C端融合表达double6His-tag,所表达的可溶性单链抗体能够不经纯化直接定向固定到包被有Ni2+的基质上并保持生物活性。本研究利用改造后的载体,建立了鼠源噬菌体展示脾脏天然单链抗体库,库容达1.086×109,构建的文库与实验室已构建的噬菌体展示外周血,骨髓天然单链抗体文库组成高容量文库,是筛选不同靶分子特异性单链抗体的重要资源,并为可定向固定的单链抗体的筛选提供了一个技术平台,为蛋白质组学提供强大工具。  选取斑马鱼Vigilin保守性高、抗原性及亲水性好、表面概率高的片段,进行原核表达。利用所构建的噬菌体展示脾脏天然单链抗体库淘选识别Vigilin的单链抗体,5轮淘选后得到的单链抗体能特异识别原核表达重组蛋白的空间表位以及线性表位,但不能识别小鼠和斑马鱼组织中的Vigilin,推测原因是原核表达系统表达的该段Vigilin蛋白缺乏真核生物的翻译后修饰而导致的。  另选取一段斑马鱼Vigilin C端片段,同时利用带E-tag的噬菌体展示天然单链抗体库和带His-tag的噬菌体展示天然单链抗体库,针对Vigilin C端重组蛋白进行淘选,最终得到能特异识别多种脊椎动物Vigilin的单链抗体(包括带E-tag和His-tag的单链抗体)。  用淘选得到的单链抗体以及PCR技术对Vigilin在斑马鱼多种组织器官中的分布进行研究,结果表明Vigilin mRNA广泛分布于斑马鱼的13种组织中,但Vigilin蛋白只在雄性斑马鱼精巢和雌性斑马鱼肝脏中检测到。在EE2暴露实验中,斑马鱼精巢和肝脏的Vigilin是受EE2诱导的,雄鱼肝脏Vigilin的表达与诱导时间具有很好的时间依赖关系;EE2同样可以诱导鲫鱼幼鱼肝脏Vigilin表达量增高,也可以影响Hela细胞Vigilin的表达水平,显示Vigilin可能可以发展为一种可与VTG相关联的新型类雌激素效应生物标志物。  为了发现应用范围更为广泛的类雌激素生物标志物,运用高通量测序技术,研究了EE2暴露前后雄性及雌性斑马鱼肝脏的基因转录表达模式,分析了雄鱼雌鱼肝脏中的差异基因以及EE2暴露导致的差异基因,初步发现了一些新的可应用于斑马鱼的潜在类雌激素生物标志物。
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