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北大要茂盛和罗春雄课题组发展了基于单活体酵母菌实时在线监测PM2.5毒性体系
日期: 2017-03-02  信息来源: 环境科学与工程学院

空气污染特别是PM2.5成为当今人类面临的重要的环境问题之一。然而,目前PM2.5毒性的研究大多采用离线的方式,时效性差;而细胞染毒或动物暴露实验常常用的是高剂量、 灵敏度低且偏离实际环境暴露剂量。近日,北京大学环境科学与工程学院要茂盛研究员、物理学院罗春雄副教授集成利用空气采样、微流控、荧光蛋白标记的酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)以及单酵母菌蛋白荧光自动检测平台创建了大气PM2.5毒性实时在线监测系统-Single Living yEast PM Toxicity Sensor (SLEPTor-沉睡者),能够对PM2.5多方面的毒性进行实时监测,研究成果申请了国家发明专利。

 
Single Living yEast PM Toxicity Sensor (SLEPTor-沉睡者)系统示意图

课题组前期利用创建的SLEPTor系统对酵母菌的60多种蛋白进行了高通量的筛查,发现了HSP60、SSA1(分别为氧化损伤蛋白、DNA修复蛋白)对空气PM2.5响应比较灵敏,并且在单个活体酵母菌上发现DNA的修复发生在氧化损伤约20分钟后。Saccharomyces cerevisiae俗称酿酒酵母,繁殖快,其基因序列于1996年测序完成,为第一个完成基因测序的真核生物,被广泛地应用在人类疾病研究中,许多生命现象及蛋白的功能来自该酵母菌的研究。课题组利用S. cerevisiae研发的SLEPTor系统可通过同时监测不同标记荧光蛋白的表达来展现酵母菌整个生命体系从不同层面对颗粒物的实时响应,这为颗粒物对人体的健康效应机制的研究提供了类似于实时监测不同地区车辆行驶状况的开创性的研究思路和方法,从而有助于避免“盲人摸象”的弊端。课题组文章发表在Journal of Aerosol Science,并得到了审稿人的高度认可(“I think the method developed by the authors is highly promising and represents a significant multidisciplinary contribution combining aerosol, biology and toxicity.”)。

 
酵母菌应对北京空气污染的DNA修复蛋白(SSA1)的表达

目前课题组正在利用该体系对不同国家、地区颗粒物的毒性进行研究,同时也在筛查更多的有响应的酵母菌蛋白,并研究其灵敏度、响应的毒性标定。论文的第一作者为环境学院的博士生魏恺,要茂盛、罗春雄为共同通讯作者。参与工作的还包括环境学院本科生邱明昊,研究生、周恋彤、张婷,以及物理学院研究生张荣飞。该项目主要得到国家自然科学基金委重大研究计划“大气细颗粒物的毒理与健康效应”培育项目(基金号91543126)的支持。

文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021850216303366

编辑:白杨


   
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