极低频电磁场对酵母DNA稳定性和蛋白质错误折叠的影响

Along with the growth of electricity consumption, the strength, complexity and cover range of extremely low frequency electromagnetic field (ELF-EMF) are increasing rapidly. Consequently, the concern about the health effect of ELF-EMF has been causing high attention. Up to now, the study on the health effect of ELF-EMF has been focused on epidemiological survey for health effect on human and laboratory study for biological effect on animals. Due to the complexity of animals, the lack of reproducibility and the difficulty of analysis, the biological effect of ELF-EMF still remians unclear..Budding yeast, as single-cell eukaryote, is more deeply understood, easier to be studied for depth mechanism, more convenient for incubation, compared with animal or animal cells, especially in the research fields of DNA damage and protein misfolding. ELF-EMF exposure can elevate the risk of cancer and neurodegenerative diseases, which are close related with DNA damage and protein misfolding, respectively. In this project, we will study the effect of ELF-EMF on DNA stability and protein misfolding using budding yeast as model organism, analyze the relationship between exposure dose and effect, try to discover the mechanism, and make contribution to therapy research for cancer and neurodegenerative diseases.

随着用电量的增加，极低频电磁场（ELF-EMF）的强度日益增强，覆盖范围日益扩大，对于健康的影响也日益引起人们的关注。目前已开展的相关研究主要集中在针对人群的流行病学调查和针对哺乳动物或其细胞的实验室研究。由于高等动物的复杂性、研究结果重复性差以及难以准确分析等问题，迄今对于极低频电磁场生物学效应及其机制的研究仍然缺乏深度。酿酒酵母作为单细胞真核模式生物，具有认知程度高、易于进行深入机理研究、便于大规模培养等优点，尤其是在DNA损伤和蛋白质折叠等领域应用广泛。DNA损伤和蛋白质折叠分别与癌症和神经退行性疾病密切相关，而已有研究发现极低频电磁场暴露可增大患癌症和神经退行性疾病的风险。本研究拟利用酿酒酵母研究极低频电磁场暴露对于DNA稳定性与蛋白质错误折叠的影响，分析暴露剂量与损伤的关系，并争取解析其致伤机理，为揭示极低频电磁场暴露对癌症和神经系统疾病的影响提供线索。

随着用电量的增加，极低频电磁场（ELF-EMF）的强度日益增强，覆盖范围日益扩大，对于健康的影响也日益引起人们的关注。目前已开展的相关研究主要集中在针对人群的流行病学调查和针对哺乳动物或其细胞的实验室研究。由于高等动物的复杂性、研究结果重复性差以及难以准确分析等问题，迄今对于极低频电磁场生物学效应及其机制的研究仍然缺乏深度。酿酒酵母作为单细胞真核模式生物，具有认知程度高、易于进行深入机理研究、便于大规模培养等优点，尤其是在DNA 损伤和蛋白质折叠等领域应用广泛。DNA 损伤和蛋白质折叠分别与癌症和神经退行性疾病密切相关，而已有研究发现极低频电磁场暴露可增大患癌症和神经退行性疾病的风险。本项目计划书中拟以酿酒酵母为模式生物，探索性研究极低频电磁场对DNA稳定性、蛋白质折叠和自由基浓度的影响，确定研究方法，奠定研究基础。..经过一年的工作，已按进度完成了研究计划。首先，我们构建了稳定、精准的极低频电磁场暴露装置，电磁场和温度的稳定性及空间分布均匀性都可满足本项目的实验需求。其次，我们利用具有prion表型[URE3+]或[PSI+]的酵母菌株NT64、SB34和G600，研究了极低频电磁场暴露对酵母prion增殖、向prion的自发转化、分子伴侣表达、DNA稳定性、活性氧水平等的影响。..我们发现极低频电磁场暴露可以促进酵母prion的增殖，抑制酵母从prion状态向非prion状态的转变。为肯定研究结果，我们进行了多次重复，并通过长期暴露研究，观察到了极低频电磁场暴露对酵母prion的持续作用；通过使用两种不同遗传背景的菌株，排除了菌株特异性对实验结果的影响。在进一步的机制研究中，我们发现极低频电磁场暴露可以增加分子伴侣的表达，降低活性氧水平。..本项目创新性的使用酵母为模式生物研究了极低频电磁场对酵母蛋白质折叠、DNA稳定性和自由基浓度的影响，取得了初步研究结果，肯定了酵母作为模式生物研究极低频电磁场生物学效应的适用性和优越性。在研究中，构建了研究条件、建立了研究方法，并发现了极低频电磁场暴露对酵母prion增殖的促进作用。由此，我们将为开展极低频电磁场对蛋白质错误折叠及相关疾病影响的研究开创一个新的研究平台，使此领域的研究能够与酵母的安全性、易操作性及雄厚的研究积累相结合，对于促进此领域的研究具有重要意义。鉴于此，希望能够获得进一步的资金支持，以深入开展相关研究。