电离辐射诱发IRM-2小鼠及其亲本小鼠基因表达的差异

摘要

IRM-2小鼠是我所培育的近交系小鼠新品系，该小鼠突出的生物学特性是具有较强的辐射抗性及较低的自发染色体畸变率。目前辐射抗性研究大多采用辐射敏感细胞系或突变株，只能通过导入基因间接的对辐射抗性进行研究。相比之下，具有辐射抗性的IRM-2小鼠是极好的实验对象，能直接观察活体动物的辐射损伤及修复。本研究通过对IRM-2小鼠及其亲本ICR/JCL及615小鼠进行对比研究，观察电离辐射后初始DNA单链断裂(ssb)和双链断裂(dsb)及DNA链断裂修复动力学，分析与辐射敏感性有关的X射线修复交叉互补基因(XRCC1和XRCC5)和与凋亡有关的基因(caspase-3和survivin)mRNA表达的差异，来探讨IRM-2小鼠辐射抗性产生的可能机理，这将对辐射损伤及其修复机制研究提供新的理论依据。 本论文包括三部分： 1用脉冲场凝胶电泳法观察电离辐射诱发小鼠脾细胞DNA链断裂及断裂修复 2用Northern杂交法检测电离辐射后小鼠XRCC1和XRCC5基因的mRNA表达 3用RT-PCR法分析电离辐射后小鼠survivin和caspase-3基因的mRNA表达 结果：1.DNA链断裂及DNA断链的修复 1.1DNA链断裂 对照组IRM-2小鼠初始DNA损伤均较低，即ssb数目低于未照射的亲本ICR和615小鼠，dsb的数量明显低于ICR和615小鼠(P＜0.01)。 不同剂量(1、2、4和8Gy)照射后，IRM-2小鼠ssb和dsb的数量均低于经相同剂量照射的亲本ICR和615小鼠。在1和8Gyssb剂量组中，IRM-2小鼠ssb数量明显低于615小鼠(P＜0.01及P＜0.05)；在dsb各剂量组，IRM-2小鼠dsb数量明显低于ICR/JCL及615小鼠(P＜0.05，P＜0.01)。 1.2DNA断链的重接和修复 在较低剂量1、2Gy时，IRM-2小鼠与亲本615及ICR/JCL小鼠相比，dsb和ssb修复无统计学差异；当分别接受4、8Gy大剂量照射后，IRM-2小鼠表现出更高的修复效率，即IRM-2小鼠0.5h和1hdsb、ssb修复速率比亲本小鼠快(P＜0.05，P＜0.01)，而且修复后剩余的损伤远低于亲本小鼠。 2.DNA修复基因XRCC1和XRCC5的mRNA表达 经1、2及4Gyγ射线照射后，3种小鼠睥细胞XRCC修复基因mRNA表达水平均有不同程度升高，在4Gy剂量组照射后2h，XRCC1和XRCC5基因mRNA水平显著升高(P＜0.01及P＜0.05)。 未照射IRM-2小鼠XRCC1及XRCC5基因mRNA基础表达水平明显高于其亲本对照组小鼠(P＜0.01及P＜0.05)，当4Gy大剂量照射后1h，IRM-2小鼠XRCC修复基因快速高表达。当分别接受1，2及4Gyγ射线照射后，IRM-2小鼠与亲本ICR和615小鼠相比，XRCC1和XRCC5mRNA表达也均明显增高(P＜0.01及P＜0.05)。 3.存活素(Survivin)和Caspase-3基因的mRNA表达 当分别接受1、2及4Gyγ射线照射后，小鼠SurvivinmRNA表达变化不大，Caspase-3mRNA表达随照射剂量的增加呈上升趋势。在1、2Gy剂量组，小鼠Caspase-3变化与其对照组相比无统计学差异；当接受4Gy照射后2h，小鼠Caspase-3mRNA表达明显上调(P＜0.05，P＜0.01)，IRM-2小鼠与亲本小鼠相比，615小鼠Caspase-3mRNA表达明显高于IRM-2小鼠(P＜0.05)，即IRM-2小鼠凋亡量少于615小鼠。 结论： IRM-2小鼠具有较强的辐射抗性可能涉及的原因很多， 1不同剂量照射后IRM-2小鼠不仅DNA损伤比亲本小鼠低，而且DNA链断裂的修复速率比亲本小鼠快，修复后剩余的损伤远低于亲本小鼠，因此能及时快速地抵抗辐射造成的损伤； 2修复能力的差异可能与体内的XRCC基因表达有关，即在照射前或不同剂量照射后，IRM-2小鼠XRCC1和XRCC5基因mRNA快速高表达，这可能是其DNA链断裂修复速率快的主要原因； 3IRM-2小鼠初始DNA损伤率较低，提示除了修复系统参与辐射抗性的形成外，可能有新的机制参入，即与IRM-2小鼠体内存在有辐射抗性相关的未被发现的基因有关； 4大剂量电离辐射后，IRM-2小鼠细胞凋亡量少于亲本615小鼠，这可能是由于IRM-2小鼠对辐射诱发的DNA损伤的耐受力强，因此具有较高的辐射抗性。

目录

摘要

前言

实验一电离辐射诱发小鼠脾细胞DNA链断裂及断裂修复

实验二电离辐射后小鼠XRCC1和XRCC5基因的mRNA表达

实验三电离辐射后小鼠survivin和caspase-3基因的mRNA表达

总结论

参考文献

论文综述:X射线修复交叉互补基因功能的研究进展

致谢