近日，英國皇家化學會納米環境類刊物Environmental Science: Nano （2016-2017 IF=6.087，一區TOP）在線發表我院張文靜副教授課題組的研究論文“Transcriptomic and microRNAomic profiling reveals molecular mechanisms to cope with silver nanoparticle exposure in the ciliate Euplotes vannus”。該文探討了扇形游仆蟲響應納米銀脅迫的分子機制。

納米銀被廣泛應用在日常生活的各個領域，如生物醫藥、化妝品、紡織品、電子元件及食品包裝等。納米銀的大量使用使得其不可避免釋放到環境中，并對環境生物帶來風險。目前已有較多的研究證明納米銀對生物具有毒性效應，但在分子水平上，生物如何指導細胞進行排毒反應及修復機體損傷還不清楚。作者在實驗室條件下，運用高濃度的納米銀顆粒 (1/2半數致死濃度) 對海洋纖毛蟲 (扇形游仆蟲) 進行脅迫，結合轉錄組、小RNA組及生理生化實驗探索相關的分子機制。

該研究發現，扇形游仆蟲通過內吞作用途徑攝入納米銀顆粒，并通過銅離子轉運蛋白跨膜運輸銀離子（納米銀在培養體系中釋放）。納米銀顆粒及銀離子在蟲體內快速累積并達到較高的濃度（暴露24小時的干重比為1.38 ± 0.15 mg/g），進而帶來一系列危害，包括造成線粒體功能障礙（檢測到ATP含量顯著降低）、脂質過氧化（檢測到MDA含量顯著提高）、損失DNA完整性并造成細胞周期G2/M阻滯（相關基因的表達量顯著改變）。研究還檢測到，蟲體內累積大量的活性氧，嚴重的氧化脅迫使得蟲體啟動應激反應，包括調節一系列抗氧化酶的活力；另一個主動防衛措施是通過ABC轉運蛋白及銅離子轉運蛋白排出納米銀顆粒及銀離子。microRNA通過抑制或降解mRNA發揮作用，整合分析發現差異表達的microRNA靶向的mRNA參與一系列生物學過程，包括細胞周期調控，DNA修復，氧化磷酸化及檸檬酸循環等，說明扇形游仆蟲協調廣泛的microRNA-mRNA調控網絡應對納米銀的毒性。

圖1. 扇形游仆蟲響應納米銀脅迫的分子機制的概念圖。

圖2. 差異表達microRNA及其靶向的mRNA以及相應的生物學通路網絡圖。

該論文第一作者為2016級博士生潘永柏，通訊作者為張文靜副教授。

Reference：

Pan Y, Zhang W, Lin S. Transcriptomic and microRNAomic profiling reveals molecular mechanisms to cope with silver nanoparticle exposure in the ciliate Euplotes vannus. Environmental Science: Nano, 2018, 5, 2921-2935.

文章鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/en/c8en00924d#!divAbstract