基于miRNA的抗辐射功能食品作用机制及其表观遗传调控探索

MiRNAs are endogenous non-coding RNAs regulating gene expression in many eukaryotic organisms, and recent studies found that miRNAs are closely related to radiation induced injury. However, the exact mechanism of functional foods' anti-radiation effect has not been elucidated. This project proposes a new radiation protection mechanism based on miRNA, and explores its epigenetic properties. The altered expressed miRNAs of mouse tissue injured by radiation will be screened by miRNA microarrays technology, and their target genes will be predicted and validated. Then the parental mice will be fed with anti-radiation funcitonal food for the consequent identification of miRNA expression and its corresponding target gene expression of parents and their offspring. The regulation effect of functional food on anti-radiation related miRNA will be investigated to explore the epigenetic characterics of foods. The anti-radiation mechanism of functional food based on miRNA will not only reveal the nature of radiation damage and anti-radiation in molecular level, it will also enrich the epigenetic theory. The results will also have practical significance for the development of anti-radiation functional foods.

miRNA是真核生物中广泛存在的调控基因表达的内源性非编码RNA，新近研究发现miRNA与辐射损伤密切相关，但其在功能食品抗辐射作用中的确切机制尚未阐明。本项目提出一种基于miRNA的辐射防护机制，并对其表观遗传特性进行探索。拟采用miRNA微阵列芯片技术，筛选辐射损伤小鼠组织差异表达miRNA，并预测验证其靶基因；以抗辐射功能食品喂饲亲代小鼠，考察亲代小鼠与子代小鼠组织差异miRNA及对应靶基因表达变化，研究功能食品对抗辐射相关miRNA的调控作用，探索食品的表观遗传调控特性。基于miRNA的抗辐射功能食品作用机制可从分子水平揭示辐射损伤和辐射防护的机理，丰富表观遗传学研究内容，其结果对于抗辐射功能食品开发也具有一定的实用意义。

背景：电离辐射是能引起物质电离的辐射总称，是一种严重危害人类健康的高能物理损伤因素。抗辐射功能食品通过饮食调理，有针对性地摄取某些抗辐射功能因子从而提高机体辐射耐受性，是防治辐射损伤的一条有效途径。miRNA是真核生物中广泛存在的调控基因表达的内源性非编码RNA，新近研究发现miRNA与辐射损伤密切相关，但其在功能食品抗辐射作用中的确切机制尚未阐明。.主要研究内容：项目以天然产物为原料，通过体外抗氧化活性实验，结合酵母细胞氧化损伤模型，筛选抗辐射食品基础原料；小鼠动物实验分别取辐射和对照组小鼠组织，深度测序检测差异表达miRNA，预测其靶基因并验证；基于测序结果，以miR-34a为研究对象，考察不同剂量抗辐射功能食品喂饲后小鼠miR-34a表达变化，研究其靶基因SIRT1表达。.重要结果：体外筛选结果显示热水浸提灵芝多糖、蝉花多糖、红缘拟层孔菌多糖、不同纯度茶多酚和茶黄素均显示良好的抗氧化活性，可作为抗辐射功能食品基础原料。动物辐射实验在小鼠肝脏中共发现48个差异表达的miRNA（21个已知miRNA及21个新的miRNA），同时在小鼠胸腺中共发现112个差异表达的miRNA（45个已知miRNA及67个新的miRNA），荧光定量PCR验证结果与测序一致。电离辐射会引起miR-34家族表达上调，小鼠肝脏中miR-34a的表达量会随着抗辐射功能食品的摄入而降低，且呈剂量依赖关系。小鼠经辐射后，肝脏miR-34a靶基因SIRT1表达量下调，而抗辐射功能食品喂饲动物后，SIRT1表达量开始上调。.意义：本项目从miRNA水平研究辐射损伤和防护机制，明确miR-34a和SIRT1在电离辐射和功能食品作用后的作用，揭示了抗辐射功能食品作用的分子机制，其结果对于抗辐射功能食品开发也具有一定的实用意义。