白杨素治疗中毒应激的分子机制研究--特异性保护染色体脆性位点端粒

Inhibition of oxidative damage of the toxicity stress is the classical mechanism of polyphenols. We found that the anti-stress effect of chrysin is more effective than other polyphenol drugs. This suggests a potential new antioxidant mechanism. Previous work showed that: 1)telomeres are fragile sites of chromosomes and are usually targeted by toxic stress; 2) we have previously designed the original cellular model for high through put screening drugs and small moleculars targeting telomeres, and discovered that chrysin protects telomeres. This project aims to further prove that: 1)chrysin not only inhibits the toxicity stress induced cell senescence like the other polyphenols but also inhibits replicative senescence induced by genotoxic drugs; 2)we will use 3D cell printing technology, SOUTHERN-BLOT, mitotic metaphase chromosome with in situ hybridization of telomere probes to detect telomere function and immunofluorescence techniques to study the mechanism of chrysin in inhibiting replicative senescence and we propose that this is due to its role of protecting telomeres, particular its role in promoting telomeric protein TRF2 in the maintenance of telomere structure and function; 3) we will use zebrafish model of telomere dysfunction and light sheet scanning laser microscopy system to study that chrysin can reverse the effects of toxic stress in the embryo development and tissue or individual aging. The project will clarify the new mechanism of anti-toxic stress of chrysin at the molecular level, a new strategy of synergistic treatment through the protection of telomeres, which will provide new ideas in the toxicolgoy and treatment.

多酚药物治疗中毒应激的经典机制为抑制氧化损伤。我们发现白杨素比其他多酚药物的抗中毒应激作用强，可能存在抗氧化损伤外的新机制。前期工作发现: 1)端粒是染色体的脆性位点，是中毒应激的DNA损伤靶点；2)原创性设计以端粒为靶点的细胞模型高通量筛选药物，发现白杨素能保护端粒。本项目拟深入研究：1）用基因毒性药物和氧化中毒模型证明白杨素不仅有多酚药物的作用，抑制应激诱导衰老，还特异性抑制端粒损伤和复制衰老；2）用3D细胞打印的模拟组织、SOUTHERN-BLOT、有丝分裂中期端粒功能、免疫荧光等技术，证明白杨素能增强端粒保护蛋白TRF2功能，维护端粒结构和异染色质属性，缓解中毒应激损伤端粒；3）用TRF2+/-端粒损伤斑马鱼模型和激光片层扫描显微镜，证明白杨素能逆转中毒应激介导的端粒损伤、组织发育异常和个体老化。该项目将在分子水平阐明白杨素保护端粒是协同治疗中毒应激的新途径，为中毒治疗提供新思路。

本项目对毒物的损伤机制和抗中毒应激药物的探索，立足于抗氧化损伤药物研究，首先建立了一系列氧化损伤模型、端粒损伤模型和端粒保护的靶向性药物筛选模型等多个模型，包括用于研究chrysin抗氧化机制的RPE细胞氧化损伤模型；用于研究中毒应激反应对组织发育和个体老化的影响的体内模型（端粒损伤斑马鱼）；用于研究中毒应激反应对组织发育和个体老化的影响的体内（磷酸酶活性改变的斑马鱼）模型；建立高通量筛选影响TRF2表达为基础的细胞毒性药物的细胞模型用于筛选其他类似chrysin抗氧化作用的药物；建立用于研究中毒应激反应对脑组织缺血缺氧损伤修复的小鼠体内模型，用于研究chrysin的在哺乳动物体内抗氧化机制。.本项目运用上述体内外应激模型，在该前沿生物领域探索白杨素等新药在防治中毒应激上有绝对优于其他多酚类抗氧化剂的疗效，其机制与其靶向性保护端粒结构和功能、抑制DNA损伤和复制衰老有关。白杨素可以提高机体的抗应激反应,降低毒物的毒副作用,特别是降低毒物介导的级联式氧化损伤和炎症反应，着重探索筛选所得的药物如何降低毒物的有害作用,减少细胞衰老和DNA损伤。.本项目严格按计划完成任务和既定目标。本课题执行期间，已发表标注本项目的SCI文章共计3篇（2篇均为通讯作者，1篇为参与作者）和核心期刊文章1篇(通讯作者）。本课题的其他主要研究成果正在投稿国际影响力的杂志上（SCI>10）论著1篇，准备投稿1篇，拟投稿于国际顶级杂志。.培养博士研究生3名(在读3名)，参与培养博士研究生2名(在读)及硕士研究生2名(已毕业1名，在读1名)。参与培养博士研究生在名(在读3名)及硕士研究生1名。