PFOS诱导线虫生殖细胞周期停滞的DNA损伤机制

Perfluorooctane sulfonate (PFOS), as a persistent and bioaccumulative organic pollutant, is the highest exogenous compound detectable in human. Though PFOS potential reproductive toxicity has been confirmed, however, the underlying mechanisms are not well studied till now. Our previous study discovered that low-dose PFOS exposure had induced germ cell cycle arrest and suppressed the stem cell proliferation, and DNA damage response might play an important role in the processes. In the present proposal, combining RAP-1/RAD-51 foci formation with DAPI staining, the DNA damage induced by dose- and time-dependent PFOS exposure would be investigated in model animal Caenorhabditis elegans in vivo. Employing the strains with single-gene mutations of DNA damage response machinery, combined with RNA interference, the regulatory interaction between germ cell cycle arrest and DNA damage will be explored after worms were exposed to PFOS. Finally, the role of DNA damage repair mechanism involved in the germ cell cycle arrest induced by PFOS exposure was investigated. Based on the above quest, the molecular regulatory mechanisms that PFOS induced cell cycle arrest by DNA damage would be figured out in C. elegans, which would provide the important experimental data to assess and prevent the reproductive toxicity by PFOS exposure.

全氟辛烷磺酸（PFOS）是公认的持久性有机污染物，也是目前人体中检测到含量最高的外源化合物。PFOS具有潜在的生殖毒性，但目前其诱发毒性的分子机制还不是很清楚。我们前期研究显示低剂量PFOS暴露能诱导模式动物线虫生殖干细胞周期停滞和抑制干细胞增殖，这一过程也被初步证明与PFOS引致的DNA损伤有紧密关联。本项目拟利用免疫抗体结合DAPI双染的原位检测技术，首先初步确定PFOS诱导线虫生殖细胞DNA损伤类型与量效关系。然后使用DNA损伤检测点基因功能缺失的线虫品系，结合RNA干涉技术，明确生殖细胞的DNA损伤导致细胞周期停滞的调控过程。最后解析DNA损伤修复机制在PFOS诱导线虫细胞周期停滞中的作用。通过以上工作，初步阐明PFOS通过诱导DNA损伤，进而导致线虫生殖细胞周期停滞的分子机制，为PFOS生殖毒性的风险评估和预防提供理论基础。

全氟辛烷磺酸（PFOS）是公认的持久性有机污染物，也是目前人体中检测到含量最高的外源化合物。PFOS具有潜在的生殖毒性。本项目以线虫生殖腺作为活体组织模型，以线虫生殖细胞周期停滞作为生物检测终点，解析PFOS诱导线虫生殖细胞周期停滞的DNA损伤机制，明确PFOS诱导线虫生殖细胞周期停滞的DNA损伤感应基因，确定PFOS诱导线虫生殖细胞周期停滞的DNA损伤修复通路。在完成计划书中既定任务的基础上，项目增加了生殖细胞凋亡、产卵量和卵的孵化率三个生物检测终点，从不同角度揭示PFOS诱导线虫的生殖毒性及其基因组不稳定性；针对PFOS诱导线虫生殖细胞周期停滞的遗传效应，进一步分析了其分子作用机理，同时，开展了PFOS诱导线虫生殖细胞凋亡、产卵量减少和卵的孵化率降低的遗传效应研究，该部分研究工作目前仍在进行中。项目还增加了PFOS诱导线虫生殖细胞周期停滞与生长发育受阻之间的相互作用关系研究。. 综合分析项目的研究结果，我们发现，较低浓度的PFOS（0-4μM）暴露可以直接作用于线虫的生殖腺，引致明显的生殖毒性，主要表现在线虫生殖腺有丝分裂区细胞的周期停滞、减数分裂区细胞凋亡的显著增加、产卵量和卵孵化率的明显减少。更为严重的是，这种PFOS暴露诱导线虫的生殖毒性具有遗传累积效应，而DNA损伤的发生是PFOS诱导线虫生殖毒性和造成机体基因组不稳定性的基础。在这些过程中，DNA损伤感应基因hus-1起着重要的调控作用，同时激活下游的DNA非同源末端连接修复通路，减少损伤的累积和恶化。这些研究结果为PFOS生殖毒性的分子遗传解析提供一定的理论基础。