模擬微重力下秀麗隱桿線蟲的力學(xué)感知和肌萎縮的發(fā)生機(jī)制——太空飛行線蟲試驗(yàn)地面平行對照研究部分
本文選題:秀麗隱桿線蟲 + 抗肌萎縮蛋白基因 ; 參考:《生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展》2008年11期
【摘要】:目前,微重力導(dǎo)致肌萎縮的分子機(jī)制尚不清楚,重力感知是該事件發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié).為了回答這一問題,在此之前首先實(shí)施了太空線蟲試驗(yàn),這部分結(jié)果已經(jīng)在本刊報(bào)道過.而本次研究主要是在地面上建立了模擬微重力環(huán)境,觀察處理后秀麗隱桿線蟲(C.elegans)體壁肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的變化,一方面用于驗(yàn)證太空試驗(yàn),同時(shí)比較兩種處理結(jié)果的異同,以便于評價(jià)地面模擬微重力的有效性.經(jīng)過14天19.5h旋轉(zhuǎn)模擬微重力處理后,對線蟲生存率和運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行了觀察,并檢測了幾個(gè)重要的肌相關(guān)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)水平.模擬微重力下線蟲生存率沒有明顯變化,但運(yùn)動(dòng)頻率顯著下降,爬行軌跡也發(fā)生了輕微改變,運(yùn)動(dòng)幅度降低,提示線蟲運(yùn)動(dòng)功能出現(xiàn)障礙.從形態(tài)學(xué)上觀察發(fā)現(xiàn):肌球蛋白A(myosinA)免疫熒光染色顯示模擬微重力組肌纖維面積縮小,而肌細(xì)胞致密體(dense-body)染色可見熒光亮度下降.這些結(jié)果直接提示模擬微重力使線蟲出現(xiàn)了肌萎縮.隨后Western blotting試驗(yàn)結(jié)果揭示,模擬微重力組線蟲體壁肌的主要結(jié)構(gòu)蛋白——myosinA含量減少,進(jìn)一步確證了微重力性肌萎縮發(fā)生.在基因水平,旋轉(zhuǎn)后抗肌萎縮蛋白基因(dys-1)表達(dá)明顯上升,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19的mRNA水平均下調(diào),提示dys-1在骨骼肌感知和傳導(dǎo)力學(xué)信息方面有重要作用,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19則分別從結(jié)構(gòu)和功能兩個(gè)途徑促進(jìn)了微重力性肌萎縮的發(fā)生和發(fā)展.本次試驗(yàn)所得到的結(jié)果同太空飛行試驗(yàn)結(jié)果十分相似,一方面強(qiáng)化了太空試驗(yàn)結(jié)論,另一方面說明在地面上模擬微重力對生物體進(jìn)行研究是有效可行的,將有助于提高太空試驗(yàn)的質(zhì)量.
[Abstract]:At present, the molecular mechanism of muscle atrophy caused by microgravity is not clear. Gravity perception is the key to this event. To answer this question, a space nematode test was first carried out, and some of the results were reported in the journal. The main purpose of this study was to establish a simulated microgravity environment on the ground and observe the changes in the structure and function of the muscle cells in the body wall of C. elegans after treatment. On the one hand, it was used to verify the space experiment, while the similarities and differences between the two treatments were compared. In order to evaluate the effectiveness of ground simulation microgravity. The survival rate and motor ability of nematode were observed after 14 days and 19.5h rotating simulated microgravity treatment, and several important muscle-related genes and protein levels were detected. Under simulated microgravity, the survival rate of nematodes did not change obviously, but the frequency of movement decreased significantly, the crawling track changed slightly, and the amplitude of movement decreased, which indicated that the movement function of nematodes was impaired. Morphologically, it was found that myosin A (myosin A) immunofluorescence staining showed that the area of muscle fibers in the simulated microgravity group was reduced, while the fluorescence brightness was decreased in the dense-body staining of muscle cells. These results directly suggest that simulated microgravity causes muscle atrophy of nematodes. The results of Western blotting test showed that the content of myosin A, the main structural protein of nematodes, was decreased in the simulated microgravity group, which confirmed the occurrence of microgravity muscle atrophy. At the gene level, the expression of dystrophin gene (dys-1) increased after rotation, while the mRNA levels of hlh-1nunc-54 myo-3 and egl-19 were down-regulated, suggesting that dys-1 plays an important role in the perception and conduction of mechanical information in skeletal muscle. On the other hand, hlh-1 unc-54 myo-3 and egl-19 promoted the occurrence and development of microgravity muscle atrophy by structural and functional approaches, respectively. The results of this experiment are very similar to those of the space flight test. On the one hand, they strengthen the conclusion of the space test, and on the other hand, it shows that it is effective and feasible to study organisms on the ground by simulating microgravity. It will help to improve the quality of space experiments.
【作者單位】: 北京航空航天大學(xué)生物工程系;CGMC CNRS-UMR
【基金】:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(10672013)~~
【分類號】:R85
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,本文編號:2035552
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