电磁辐射对神经细胞mtDNA核样结构的影响及机制探讨

MtDNA核样结构是新近发现的维护mtDNA结构和功能的基础。我们前期研究表明:电磁辐射能增加神经元mtDNA点突变、降低mtDNA含量和编码基因的表达。据此我们推测：电磁辐射可能破坏了mtDNA核样结构，从而造成神经元mtDNA损伤。本项目拟综合运用现代分子生物学的多种手段，定性定量分析电磁辐射对神经元mtDNA核样结构的影响。基于Tfam在维护mtDNA核样结构重要性，检测电磁辐射对神经细胞中Tfam表达、转运、及Tfam与mtDNA相互作用等多个环节的影响，阐明电磁辐射对mtDNA核样结构的损伤的分子机制。并通过过表达Tfam和敲除Tfam蛋白中HMGbox1和C末端结构域，从mtDNA的点突变、片段缺失、mtDNA含量和mtDNA编码基因的表达四个方面,明确维持mtDNA核样结构对拮抗电磁辐射致神经元mtDNA损伤的保护作用，从新的角度为电磁辐射致中枢神经系统损伤的防护提供依据。

电磁技术的迅猛发展和广泛应用，在给国防和国民经济众多领域带来巨大利益的同时，也使人类的健康面临前所未有的高强度电磁辐射的威胁。中枢神经系统是受电磁辐射影响的最为敏感的靶器官已得到业界公认。目前，虽然研究人员在神经系统做了大量的研究工作， 但是电磁辐射致中枢神经系统损伤及其防护的研究仍处于积极的探索阶段。我们前期研究表明电磁辐射能增加神经元mtDNA点突变(8-OHdG)、降低mtDNA含量和编码基因的表达.而MtDNA 核样结构是新近发现的维护 mtDNA 结构和功能的基础。据此我们推测：电磁辐射可能破坏了 mtDNA 核样结构，造成神经元 mtDNA 氧化损伤, 进而引起神经系统功能紊乱。本项目拟综合运用现代分子生物学的多种手段，定性定量分析电磁辐射对神经元 mtDNA核样结构的影响，为从新的角度为电磁辐射致中枢神经系统损伤的防护提供依据。 .研究表明，1800MHZ电磁辐射辐照后6 h和 24 h，点状“串珠样”结构的橙黄色信号减弱，神经细胞mtDNA核样结构明显减少，表明电磁辐射暴露破坏mtDNA核样结构。而这一核样结构的失稳与电磁辐射抑制维持mtDNA核样结构的关键因子Tfam的转运有关。通过过表达Tfam，提高Tfam在线粒体内的含量，能显著维持神经细胞mtDNA核样结构的稳定，拮抗电磁辐射致mtDNA的点突变，mtDNA拷贝数和mRNA水平的降低，从而改善线粒体功能紊乱。并通过敲除Tfam蛋白中 HMGbox1和C末端结构域，表明Tfam拮抗电磁辐射致mtDNA核样结构的损伤，主要是依赖于Tfam蛋白中HMGbox1结构域，而与其C末端关系不大。以上结果表明，mtDNA核样结构失稳是电磁辐射致神经细胞mtDNA氧化损伤的主要原因，而通过调控Tfam的表达和活性，尤其是维持Tfam HMGbox1中的功能有可能成为防护电磁辐射致神经系统损伤的有效途径。