毒物学の研究は、生物に対する化学物質の毒性効果の細胞原理、生化学的および分子メカニズムに焦点を当てており、メカニズム研究の結果は応用毒物学の多くの分野で非常に重要です。トランスクリプトームは、遺伝子機能と遺伝子機能を全体レベルで研究し、特定の生物学的プロセスと疾患発生の分子メカニズムを明らかにすることができます。この論文では、白色腐朽菌の独特の分解能力を使用して、さまざまな用量の有毒汚染物質によるその分解メカニズムを研究しています。
デカブロモジフェニルエタン (DBDPE) は、広く使用されている新しいタイプの臭素系難燃剤です。DBDPE は生物に蓄積し、環境や人間の健康にさえ脅威を与える可能性があります。白色腐朽菌( Pleurotus ostreatus )は担子菌アガリクス・アガリクスに属し、中国で培養されている食用白色腐朽菌の中で最も代表的な菌類の一つで、環境汚染防止のためのバイオテクノロジーのツールとして、その物質は独特の分解性を持っています。有毒物質は生分解過程における微生物の基質であり、微生物の有毒反応はそれに伴うため、有毒汚染物質に対する Pleurotus ostreatus のストレス応答を研究することが不可欠です。
ジャーナル: Journal of Hazardous Materials
インパクトファクター: 10.588
発売時期： 2022年
1. 実験計画
1.実験的治療
P. otreatus (CICC 50166) 胞子懸濁液を収集し 、胞子溶液 1 mL と培地 19 mL をフラスコに加え、1、2、4、5、10、20、50 mg/L の DBDPE をそれぞれ追加します。菌糸体は、それぞれ 0、12、24、36、48、72、および 96 時間で収集され、DBDPE 処理なしの菌糸体粒子がコントロールとして使用されました。
2. 調査方法
菌糸の形態を観察し、酸化ストレスを測定した後、0 mg/L (コントロール)、5 mg/L (低用量)、20 mg/L (高用量) の DBDPE に 72 時間曝露したサンプルをトランスクリプトーム シーケンス解析用に選択しました。
図 1 実験計画
2. 実験結果
1. 真菌増殖に対する DBDPE の効果
DBDPE の成長に対する影響は、菌類のバイオマスと培地の pH 値を測定することによって判断されました.36時間の暴露後の菌類の代謝産物とタンパク質の蓄積は、低濃度の DBDPE の圧力を緩和できることがわかりました ( 5 mg/L)。
図 2 真菌バイオマス (a) および培地 pH (b) に対する DBDPE の効果
同時に、Pleurotus ostreatus の Ca2+、Mg2+-ATPase および Na+、K+-ATPase 活性の変化傾向を測定し、酵素活性が濃度の増加とともに有意に増加し、24 時間で最大に達することがわかった。SOD、CAT、および GSH の活性と MDA 含有量の測定からも、高濃度の DBDPE (5 ～ 50 mg/L) が Pleurotus ostreatus に大きな影響を与えることがわかりました。GSHの合成を阻害することにより、細胞内のMDA含有量の継続的な増加を促進し、それによってPleurotus ostreatusのGSH活性を阻害し、脂質過酸化を加速します.
0、5、および 20 mg/L の DBDPE 濃度で、Pleurotus ostreatus 菌糸体の形態に対する DBDPE の影響を SEM で調べました。DBDPE の暴露濃度が 20 mg/L に達すると、ほぼすべての菌糸体が破壊されたことが観察され (図 3)、細胞内物質の流出につながる可能性があります。
図 3 DBDPE に暴露したヒラタケの形態観察
2. トランスクリプトーム解析結果
トランスクリプトーム解析の結果は、対照群と比較して、5 および 20 mg/L DBDPE 処理群でそれぞれ 1193 および 1107 DEGs があり、ダウンレギュレートされた遺伝子の数はアップレギュレートされた遺伝子の数よりもはるかに多いことを示しました。調節遺伝子（図6a、bおよびc）。ベン図は、DBDPE の異なる暴露濃度での同じ DEG の量を示しています。DBDPE はPleurotus ostreatus の遺伝子発現を変化させることができ、真菌に対する高濃度 (20 mg/L) の影響は明らかです。
Fig.4 異なるDBDPEで処理されたヒラタケのDEG散布図
DEGのGO分析（図5）は、DEGが50の異なるGO用語に有意に注釈付けされていることを示しました。低濃度治療群と比較して、高濃度治療群では下方制御されたDEGが多くなりました。対照群と比較して、低濃度群のほとんどのDEGは、脂肪酸異化作用、プリンヌクレオシド三リン酸生合成などを含む生物学的プロセスと細胞成分が豊富であり、高濃度にさらされたほとんどのDEGは生物学的プロセスが豊富でした（図. 6)。これらの遺伝子発現のダウンレギュレーションは、DBDPE が電子伝達、ミトコンドリア ATP 合成、酸化還元酵素活性、およびトランスポーター活性を阻害することにより、生物学的プロセスおよび細胞成分に影響を与える可能性があることを示しています。
図 5 異なる DBDPE 処理グループにおける Pleurotus ostreatus DEG の GO アノテーション
図 6 異なる DBDPE グループで処理された Pleurotus ostreatus における DEG の GO 濃縮分析
KEGG濃縮分析は、エネルギー代謝（酸化的リン酸化）、グローバル代謝（炭素代謝）、および炭水化物代謝（TCAサイクル）がPleurotus ostreatusの主な代謝経路であることを示しました（図7）。表1に示すように、これらの複合体に関連する遺伝子の発現はすべてダウンレギュレートされており、電子伝達が弱まり、DBDPEストレスによって酸化的リン酸化が阻害され、それによって真菌の増殖が減少する可能性があることが示されました. Pleurotus ostreatus による真菌増殖の阻害と DBDPE 分解の減少を説明できるかもしれません。
表 1 それぞれ 5 および 20 mg/L DBDPE に曝露された Pleurotus ostreatus DEG の主な KEGG 濃縮経路。
図 7 異なる DBDPE 処理群における Pleurotus ostreatus DEG の KEGG 濃縮
3 つの調査結果
この記事では、 DBDPE に曝露されたP. otreatus の毒物学的反応とトランスクリプトームの変化を調査しました。DBDPE は、真菌の増殖と ATPase 活性を阻害することがわかっています。トランスクリプトーム解析により、DBDPE が酸化的リン酸化、TCA サイクル、および炭素代謝を阻害できることが示されました。これらの発見は、DBDPE の生分解性システムの開発に役立ちます。
参考文献
Pleurotus ostreatusに対するデカブロモジフェニルエタン (DBDPE) の毒性評価 : 酸化ストレス、形態およびトランスクリプトミクス。有害物質のジャーナル、2022年。