论文摘要
细胞衰老是由多种应激反应综合导致的一个过程,这些应激反应将细胞引入到一种不可逆的生长停滞的状态。线粒体内稳态的平衡,是机体维持细胞正常运转,应对各种损伤刺激和缓解细胞死亡必不可少的重要保障。当线粒体抗氧化防御系统、分裂融合、生物合成等发生异常时,会造成严重的线粒体功能障碍,导致细胞不可逆的生长停滞,导致神经退行性病、癌症、心血管类疾病、糖尿病等衰老相关性疾病。Omi/HtrA2是一种丝氨酸蛋白酶,属于HtrA家族,正常情况下位于线粒体膜间隙中,在维持线粒体内稳态中起到重要作用。Omi/HtrA2是具有N末端线粒体靶向序列的核编码蛋白。Omi/HtrA2含有一个或两个C末端PDZ结构域,可激活其丝氨酸蛋白酶活性。Omi/HtrA2敲除鼠又名HtrA2mnd2小鼠（-/-）,其中Omi/HtrA2的S276C发生错义突变,导致Omi/HtrA2蛋白酶活性的丧失。小鼠表现出肌肉萎缩,神经变性。为了验证各组织的线粒体功能、氧化应激等的变化差异,本实验利用实时定量PCR检测了HtrA2mnd2小鼠（-/-）的脑、心脏、肝脏、肾脏4个组织线粒体功能相关基因等的表达,拟从线粒体相关基因的改变探讨Omi/HtrA2参与细胞功能的可能机制。方法:研究对象:野生型小鼠（+/+）和HtrA2mnd2小鼠（-/-）。利用实时定量PCR等实验方法,检测了线粒体生物合成基因PGC-1α,抗氧化基因HO-1、Gsta1,线粒体融合基因Mfn1、Mfn2、Opa1,线粒体分裂基因Fis1、Drp1,自噬相关基因P62、Map1lc3b、Lamp2等基因mRNA的表达。利用多功能酶标仪检测了MDA含量和SOD活性。利用单因素方差分析统计学方法,比较HtrA2mnd2小鼠（-/-）不同组织中线粒体生物合成、抗氧化应激、分裂融合及自噬等老化相关基因的表达差异,探讨Omi/HtrA2通过线粒体影响细胞老化等功能的可能机制。结果:1、与野生型小鼠（+/+）相比,HtrA2mnd2小鼠（-/-）在出生后25天左右生长停止、体重不增加,30天左右出现骨骼肌萎缩等体征,小鼠生存期约为45天。2、实时定量PCR结果显示,与野生型小鼠（+/+）相比,HtrA2mnd2小鼠（-/-）的线粒体生物合成基因PGC1-αmRNA表达水平仅在脑中明显减少,而心脏、肝脏、肾脏的PGC1-αmRNA表达水平增加。提示在HtrA2mnd2小鼠（-/-）脑中线粒体的生物合成水平最低,而肾脏中线粒体生物合成水平最高。3、实时定量PCR结果显示,与野生型小鼠（+/+）相比,HtrA2mnd2小鼠（-/-）的抗氧化基因HO-1 mRNA表达水平在肾脏中增加,心脏、肝脏、脑中明显减少。抗氧化基因Gsta1 mRNA表达水平在心脏、肝脏、脑中均明显减少。酶标仪检测结果显示,心脏、肝脏、肾脏中MDA含量降低,脑中含量明显增高。除了肝脏以外,心脏、肝脏、脑中SOD活性均降低。4、实时定量PCR结果显示,与野生型小鼠（+/+）相比,HtrA2mnd2小鼠（-/-）的线粒体融合基因Mfn1和Mfn2 mRNA表达水平在肾脏中增加,在肝脏、脑中明显减少。融合基因Opa1 mRNA表达水平在心脏、肝脏、肾脏、脑中均表明显减少。线粒体分裂基因Fis1 mRNA表达水平在肝脏、肾脏、脑中明显减少。但线粒体分裂基因Drp1 mRNA表达水平在心脏、肝脏、肾脏、脑中明显增高。5、实时定量PCR结果显示,与野生型小鼠（+/+）相比,HtrA2mnd2小鼠（-/-）的自噬基因P62 mRNA表达水平在脑、心脏、肝脏、肾脏中均明显下降,自噬基因Lamp2、Map1lc3b mRNA表达水平在脑中增高,但在心脏、肝脏、肾脏中均下降。结论:1.据体态及生存周期作为判定依据,HtrA2mnd2小鼠（-/-）具有衰老表现,证明Omi/HtrA2可能与组织细胞衰老有关。2.HtrA2mnd2小鼠（-/-）的心脏、肝脏、肾脏、脑等4个器官的线粒体生物合成、线粒体分裂融合基因表达均存在差异。尤其是脑组织,呈现出线粒体生物合成相关基因表达水平降低、线粒体分裂及自噬基因表达水平增高,表明脑组织的线粒体功能降低最明显。3.Omi/HtrA2基因突变导致的脑组织损伤可能与抗氧化水平降低有关,结合文献报道,我们推测线粒体功能障碍引起组织损伤可能与组织需氧程度有关。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 钟剑锋
导师: 孙连坤
关键词: 小鼠,衰老,线粒体生物合成,抗氧化,分裂,融合
来源: 吉林大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学,生物学
单位: 吉林大学
分类号: Q75
总页数: 59
文件大小: 1802K
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