北大要茂盛和羅春雄課題組發展了基於單活體酵母菌實時在線監測PM2.5毒性體系

空氣污染特別是PM2.5成為當今人類面臨的重要的環境問題之一。然而，目前PM2.5毒性的研究大多採用離線的方式，時效性差；而細胞染毒或動物暴露實驗常常用的是高劑量、 靈敏度低且偏離實際環境暴露劑量。近日，北京大學環境科學與工程學院要茂盛研究員、物理學院羅春雄副教授集成利用空氣採樣、微流控、熒光蛋白標記的酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）以及單酵母菌蛋白熒光自動檢測平台創建了大氣PM2.5毒性實時在線監測系統-Single Living yEast PM Toxicity Sensor （SLEPTor-沉睡者），能夠對PM2.5多方面的毒性進行實時監測，研究成果申請了國家發明專利。

Single Living yEast PM Toxicity Sensor （SLEPTor-沉睡者）系統示意圖

課題組前期利用創建的SLEPTor系統對酵母菌的60多種蛋白進行了高通量的篩查，發現了HSP60、SSA1（分別為氧化損傷蛋白、DNA修復蛋白）對空氣PM2.5響應比較靈敏，並且在單個活體酵母菌上發現DNA的修複發生在氧化損傷約20分鐘後。Saccharomyces cerevisiae俗稱釀酒酵母，繁殖快，其基因序列於1996年測序完成，為第一個完成基因測序的真核生物，被廣泛地應用在人類疾病研究中，許多生命現象及蛋白的功能來自該酵母菌的研究。課題組利用S. cerevisiae研發的SLEPTor系統可通過同時監測不同標記熒光蛋白的表達來展現酵母菌整個生命體系從不同層面對顆粒物的實時響應，這為顆粒物對人體的健康效應機制的研究提供了類似於實時監測不同地區車輛行駛狀況的開創性的研究思路和方法，從而有助於避免「盲人摸象」的弊端。課題組文章發表在Journal of Aerosol Science，並得到了審稿人的高度認可（「I think the method developed by the authors is highly promising and represents a significant multidisciplinary contribution combining aerosol, biology and toxicity.」）。

酵母菌應對北京空氣污染的DNA修復蛋白（SSA1）的表達

目前課題組正在利用該體系對不同國家、地區顆粒物的毒性進行研究，同時也在篩查更多的有響應的酵母菌蛋白，並研究其靈敏度、響應的毒性標定。論文的第一作者為環境學院的博士生魏愷，要茂盛、羅春雄為共同通訊作者。參與工作的還包括環境學院本科生邱明昊，研究生、周戀彤、張婷，以及物理學院研究生張榮飛。該項目主要得到國家自然科學基金委重大研究計劃「大氣細顆粒物的毒理與健康效應」培育項目（基金號91543126）的支持。

文章鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021850216303366

編輯：白楊