真菌毒素暴露對(duì)組蛋白修飾影響的研究進(jìn)展

李曉紅，羅紅霞，句榮輝，劉小飛，田文靜，諶小立，施鵬飛

1(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京，102442) 2(遵義醫(yī)學(xué)院 公共衛(wèi)生學(xué)院，貴州 遵義，563000) 3(北京市昌平區(qū)種子管理站，北京，102200)

霉菌毒素是由青霉菌、曲霉菌、鐮刀菌和鏈格孢菌等真菌產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物[1]。它們廣泛分布于各種食物中，已經(jīng)日益成為威脅人類健康的重大問(wèn)題之一。其中，黃曲霉毒素(AFB1)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)、赭曲霉毒素(OTA)、伏馬菌素B1(FB1)和T2毒素是被廣泛研究的主要污染物[2]，具有腎毒性、肝毒性、致癌性、致突變性、致畸和免疫抑制等毒性。

過(guò)去幾十年來(lái)，對(duì)真菌毒素致毒分子機(jī)制的研究主要集中在氧化應(yīng)激、細(xì)胞自噬、DNA加合物的形成和關(guān)鍵基因mRNA、蛋白質(zhì)的改變等方面。隨著表觀遺傳學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)越來(lái)越多的研究表明，真菌毒素暴露除了誘導(dǎo)基因序列等遺傳學(xué)改變外，還會(huì)改變基因組的表觀修飾狀態(tài)[3-7]。

已有研究表明，“表觀記憶”可作為毒物暴露前期的標(biāo)志。通常環(huán)境毒物會(huì)先改變生物體的表觀基因組，表觀遺傳的改變決定了隨后的遺傳改變[8]。組蛋白的翻譯后修飾可改變 DNA 與核蛋白之間的相互作用。這些修飾包括甲基化、乙?；?、磷酸化、泛素化、SUMO化、瓜氨酸化和ADP-核糖基化。組蛋白修飾作用于多種生物學(xué)過(guò)程，如基因調(diào)控，DNA修復(fù)，染色體凝聚(有絲分裂)和精子形成(減數(shù)分裂)[9]。所以研究這些真菌毒素對(duì)組蛋白修飾的影響，將有助于解釋其致毒機(jī)制，為真菌毒素毒性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)防提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

1 真菌毒素對(duì)組蛋白賴氨酸甲基化的影響

組蛋白的甲基化通常發(fā)生于賴氨酸lysine (K)和精氨酸arginine(R)殘基上。組蛋白H3賴氨酸的第4、9、27、36、79位殘基(H3K4、H3K9、H3K27、H3K36、H3K79)以及組蛋白H4的第20位賴氨酸殘基(H4K20)均可被甲基化。賴氨酸殘基上可發(fā)生單甲基化(me1)、二甲基化(me2)、三甲基化(me3)修飾(其中精氨酸甲基化有一甲基化, 對(duì)稱二甲基化和非對(duì)稱二甲基化 3 種修飾形式)。H3K9、H3K27和H4K20的甲基化通常集中于異染色質(zhì)區(qū)域，與轉(zhuǎn)錄抑制及染色質(zhì)的凝聚狀態(tài)有關(guān)；H3K4和H3K36甲基化與轉(zhuǎn)錄激活及染色質(zhì)的開(kāi)放結(jié)構(gòu)有關(guān)[10-11]。H3K4me2在早期發(fā)育中是至關(guān)重要的調(diào)控因子，是轉(zhuǎn)錄激活的標(biāo)志。已有研究表明，在H3K4me2敲除小鼠中，生殖細(xì)胞在卵子發(fā)生期間不會(huì)經(jīng)歷DNA從頭甲基化[12]。H3K9me3及其甲基轉(zhuǎn)移酶參與轉(zhuǎn)錄沉默，與卵母細(xì)胞發(fā)育能力有關(guān)[13]。H3K27me3在胚胎干細(xì)胞分化過(guò)程中抑制關(guān)鍵發(fā)育基因的表達(dá)上起著重要的作用[14]。組蛋白的甲基化是由組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶催化完成的?？梢源呋疕3K9發(fā)生甲基化的酶主要有：Suv39h1，Suv39h2， G9a，ESET/SETDB1和Eu-HMTase1；催化H3K4發(fā)生甲基化的酶主要為 MLL(Mixed lineage leukemia)家族蛋白，包括MLL1、MLL2、MLL3、MLL4、SET1A、SET1B以及ASH1；催化H3K27發(fā)生甲基化的酶為EZH2；催化H3K36發(fā)生甲基化的酶有：SET2，NSD1，SYMD2；催化的H3K79甲基化酶是DOT1。催化H4K20甲基化的酶主要有：Pr-SET7/8，SUV4-20H1和SUV4-20H2。

黃曲霉毒素B1(AFB1)是一種二呋喃香豆素霉菌毒素，為I類致癌物。此毒素在自然界中含量豐富，人體不能完全通過(guò)代謝過(guò)程來(lái)解毒，并且可能蓄積在體內(nèi)。食物鏈中具有強(qiáng)致癌性和肝毒性的AFB1的暴露是世界范圍內(nèi)肝細(xì)胞癌發(fā)展的一個(gè)重要因素[15]。有研究報(bào)道，AFB1可影響表觀遺傳修飾[16]。AFB1喂養(yǎng)的小鼠的卵母細(xì)胞中，H3K9me3和H4K20me3(轉(zhuǎn)錄激活標(biāo)記)的水平增加，而H3K27me3和H4K20me2水平(分別為轉(zhuǎn)錄抑制和激活的標(biāo)記)降低。這些改變伴隨著整體基因組DNA甲基化水平的升高而發(fā)生，并與AFB1暴露的小鼠卵母細(xì)胞發(fā)育能力下降有關(guān)[17]。同樣在體外實(shí)驗(yàn)中，AFB1引起豬卵母細(xì)胞H3K27me3(轉(zhuǎn)錄抑制標(biāo)記)和H3K4me2(轉(zhuǎn)錄激活因子)的水平下降，而轉(zhuǎn)錄抑制標(biāo)記H3K9me3的水平升高[18]。AFB1可能是通過(guò)改變組蛋白賴氨酸甲基化修飾而影響了卵母細(xì)胞的成熟。

伏馬毒素是一種由普遍存在的鐮刀菌屬霉菌產(chǎn)生的水溶性次級(jí)代謝產(chǎn)物，是玉米中常見(jiàn)的真菌污染物[19]。其中以伏馬毒素B1(FB1)的毒性最強(qiáng)，污染范圍最大，從而引起廣泛關(guān)注。FB1對(duì)動(dòng)物和人類的肝臟和腎臟有致癌性。已有研究表明[20]，F(xiàn)B1能破壞HepG2細(xì)胞中的DNA甲基化和染色質(zhì)修飾。SANCAK等[21]發(fā)現(xiàn),在FB1處理的NRK-52E細(xì)胞中整體組蛋白H3K9me2/me3水平升高，H4K20me3水平降低。由此推測(cè)整體組蛋白甲基化修飾的改變可能在FB1的致癌性機(jī)制中起重要作用。

T-2毒素是由鐮刀菌(Fusarium)產(chǎn)生的單端孢霉烯族毒素中毒性最強(qiáng)、污染水平較高的A型霉菌毒素，主要污染小麥、玉米、大麥、燕麥和黑麥等糧食作物及麥芽、啤酒和面包等農(nóng)產(chǎn)品[22]。T-2具有多種毒性作用，分為基因毒性、細(xì)胞毒性、免疫毒性3個(gè)方面，主要危害消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)，可造成皮膚、肝臟損傷，生產(chǎn)性能降低等[23]。HT-2毒素是T-2毒素的主要代謝產(chǎn)物。T-2毒素和HT-2毒素可通過(guò)污染飼料對(duì)動(dòng)物和動(dòng)物性食品消費(fèi)者的健康產(chǎn)生危害作用。ZHANG等[7]研究表明，HT-2會(huì)阻礙豬卵母細(xì)胞成熟并且影響豬胚胎的發(fā)育。在HT-2毒素處理組中，2細(xì)胞、4細(xì)胞和囊胚期胚胎的百分比均顯著低于對(duì)照組。熒光強(qiáng)度分析顯示豬卵母細(xì)胞接觸HT-2毒素后，其5-methyl cyososine(5 mC)水平升高，說(shuō)明HT-2毒素引起豬卵母細(xì)胞的DNA甲基化水平增高。HT-2處理組的卵母細(xì)胞中H3K4me2和H3K9me2水平升高表明組蛋白修飾也受到影響。研究結(jié)果顯示HT-2毒素通過(guò)改變卵母細(xì)胞的表觀遺傳修飾降低了豬胚胎的發(fā)育能力。

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)，也稱為嘔吐毒素，是分布最廣泛的單端孢霉烯毒素，主要由禾谷鐮刀菌和黃色鐮刀菌于田間產(chǎn)生，并且在儲(chǔ)存期間可能對(duì)糧食產(chǎn)生二次污染[24]。它通常污染主食，如玉米、小麥、燕麥和大麥，并對(duì)人類和動(dòng)物產(chǎn)生一系列復(fù)雜的毒性作用，例如胃腸疾病、嘔吐、腹瀉、厭食、生長(zhǎng)障礙和免疫功能障礙[25]。也有越來(lái)越多的文獻(xiàn)顯示，DON可誘導(dǎo)促炎基因表達(dá)增加，抑制蛋白質(zhì)合成并破壞線粒體功能，影響膜完整性以及細(xì)胞凋亡[26-28]。HAN等[4]以豬卵母細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究了脫氧雪腐鐮刀菌烯醇暴露誘導(dǎo)豬卵母細(xì)胞成熟過(guò)程中自噬/凋亡和表觀遺傳修飾的變化。研究結(jié)果表明，DON顯著抑制豬卵母細(xì)胞成熟，并通過(guò)降低p-MAPK蛋白水平破壞減數(shù)分裂的紡錘體，導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯。此外，在DON暴露下，LC3蛋白表達(dá)上調(diào)，Lamp2，LC3和mTOR mRNA水平異常，結(jié)合膜聯(lián)蛋白V-FITC染色分析結(jié)果表明DON誘導(dǎo)了豬卵母細(xì)胞自噬/凋亡。另外，DON通過(guò)改變DNMT3A mRNA水平增加了豬卵母細(xì)胞中的DNA甲基化水平。DON引起H3K4me2 和H3K27me3蛋白水平升高，而對(duì)H3K4me2的甲基轉(zhuǎn)移酶ASH1L的mRNA表達(dá)水平在DON處理后無(wú)顯著變化。DON引起H3K27me3的甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2和H3K9me3的甲基轉(zhuǎn)移酶SETDB1、SUV39H2表達(dá)量上調(diào)，而對(duì)SUZ12 和 EED的mRNA表達(dá)量無(wú)顯著影響。因此，由DON引起的H3K9me3甲基轉(zhuǎn)移酶mRNA改變是其抑制卵母細(xì)胞發(fā)育能力的可能原因。

2 毒素對(duì)組蛋白精氨酸甲基化的影響

蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶5(PRMT5)是主要的II型甲基轉(zhuǎn)移酶，主要通過(guò)對(duì)組蛋白的甲基化修飾來(lái)發(fā)揮作用，它能對(duì)稱性地雙甲基化組蛋白(對(duì)稱性甲基化通常在組蛋白上是一個(gè)抑制標(biāo)志)，從而改變靶蛋白質(zhì)的功能[29]。PRMT5調(diào)控多種關(guān)鍵的細(xì)胞途徑，具有重要的生物學(xué)作用，如細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖和凋亡、核糖體的生物合成、高爾基體的組裝等；并與某些蛋白質(zhì)包括染色體修飾酶和特異性的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，導(dǎo)致與細(xì)胞周期調(diào)控、腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)錄抑制。另外，它在胚胎發(fā)育過(guò)程中也具有重要作用。在許多類型的癌癥和疾病(白血病、淋巴瘤、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌和肺癌[30-34])中，PRMT5存在過(guò)度表達(dá)的現(xiàn)象。

GHUFRAN等[35]用一定濃度的AFB1(10 nmol/L, 100 nmol/L, 1 mmol/L)分別處理人胚胎肺上皮細(xì)胞系L-132細(xì)胞12和24 h，發(fā)現(xiàn)PRMT5的mRNA表達(dá)量與AFB1處理呈劑量和時(shí)間依賴性。同樣，AFB1也誘導(dǎo)人永生化角質(zhì)形成細(xì)胞系HaCaT，人肝癌細(xì)胞系HepG2和人胚腎細(xì)胞HEK293細(xì)胞中PRMT5的蛋白表達(dá)量也呈劑量依賴性升高，并且整體精氨酸甲基化水平也以類似的方式升高。該研究表明AFB1可能是通過(guò)誘導(dǎo)PRMT5的表達(dá)而實(shí)現(xiàn)對(duì)表觀遺傳過(guò)程的調(diào)控。

3 毒素對(duì)組蛋白乙酰化的影響

組蛋白的乙?；腿ヒ阴；揎椗c基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控密切相關(guān)。組蛋白的乙酰化狀態(tài)主要由組蛋白乙?；?histone acetylases, HATs)和組蛋白去乙?；?Histone deacetylases, HDACs)調(diào)控。HATs可使組蛋白賴氨酸殘基乙?；瑤д姾傻慕M蛋白與帶負(fù)電荷的DNA鏈的親和性降低，利于DNA構(gòu)象的展開(kāi)，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子與 DNA序列結(jié)合，從而激活基因轉(zhuǎn)錄；HDACs可使組蛋白去乙酰化，帶正電的組蛋白與帶負(fù)電的DNA 緊密結(jié)合，阻礙轉(zhuǎn)錄因子與 DNA序列結(jié)合，從而抑制基因轉(zhuǎn)錄[36]。HATs/ HDACs平衡的紊亂與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[37]。

赭曲霉毒素A(OTA)是由幾種曲霉菌和青霉菌產(chǎn)生的一種次生代謝物[38]。OTA分布于世界各地可污染各種各樣的食物，如谷物(大麥、燕麥、黑麥、小麥、玉米)、豆類、葡萄、咖啡、可可和嬰兒食品等[39]，威脅著人類的身體健康。大量研究發(fā)現(xiàn)OTA暴露可以引起各種毒性效應(yīng)，如肝毒性、免疫毒性、基因毒性、遺傳毒性、致癌性、致畸性、致突變性、發(fā)育毒性、睪丸毒性、胚胎毒性、神經(jīng)毒性，尤其是腎毒性[40]。IARC(國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu))將OTA歸為2B類致癌物。

2011年，CZAKAI等[41]研究證實(shí)，組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶參與了赭曲霉毒素(OTA)致毒性和致癌性的調(diào)控。他們認(rèn)為OTA導(dǎo)致了持續(xù)有絲分裂的停滯和無(wú)核或細(xì)胞分裂有絲分裂的退出。此外，有絲分裂染色體的異常凝聚和姐妹染色單體的分離與核心組蛋白的磷酸化和乙?；降母淖冇嘘P(guān)。他們觀察到組蛋白H3蘇氨酸3的去磷酸化與OTA對(duì)Haspin激酶的抑制沒(méi)有明顯的直接關(guān)系。OTA通過(guò)在有絲分裂期間對(duì)組蛋白H3蘇氨酸3的磷酸化水平的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)控染色體乘客復(fù)合物(CPC)在染色體上的募集。同時(shí)，OTA顯著抑制了細(xì)胞核提取物中組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)的活性，并呈濃度依賴性。HAT可以調(diào)節(jié)組蛋白和非組蛋白賴氨酸殘基的乙?；?。這些結(jié)果說(shuō)明OTA可能是HAT的抑制劑。

MARIN[42]等對(duì)7 d，21 d和12個(gè)月內(nèi)喂食致癌劑量OTA的雄性F344大鼠的腎臟樣品進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)OTA增加了非典型PKC的磷酸化。這與MAPK細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶亞型1和2(ERK1/2)及其底物ELK1/2和p90RSK的選擇性下游激活相關(guān)。還觀察到OTA可使組蛋白去乙酰酶(HDAC)活性增強(qiáng)，并且HDAC活性的增強(qiáng)與HDAC3蛋白表達(dá)量的增加具有相關(guān)性。HDAC誘導(dǎo)的基因沉默先前已被證明在腫瘤發(fā)展中發(fā)揮作用。此外，PKC和MEK-ERK MAP-激酶途徑也已被證明在細(xì)胞增殖、細(xì)胞存活、抗凋亡活性和腎癌發(fā)展中起重要作用。這些發(fā)現(xiàn)說(shuō)明OTA可能是HDAC的激活劑。但是，有關(guān)OTA致毒與組蛋白修飾之間關(guān)系的報(bào)道還很少。因此，仍需進(jìn)一步從組蛋白修飾層面研究OTA的潛在毒理學(xué)作用機(jī)制。

FB1對(duì)多種動(dòng)物有毒性作用。由于與神經(jīng)鞘氨醇具有結(jié)構(gòu)相似性，F(xiàn)B1通過(guò)破壞鞘脂類物質(zhì)的生物合成發(fā)揮其毒性作用。在神經(jīng)鞘脂類的代謝過(guò)程中，F(xiàn)B1競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合神經(jīng)鞘氨醇N-2?；D(zhuǎn)移酶，從而抑制了神經(jīng)鞘氨醇的生物合成，阻礙了鞘脂類的生物代謝。鞘氨醇的積累具有很高的細(xì)胞毒性可影響多種細(xì)胞系統(tǒng)。GARDNER等[43]研究表明，LM/Bc小鼠孕期攝入FB1會(huì)使胚胎出現(xiàn)腦炎，人類若在懷孕早期攝入受FB1污染的食物則會(huì)增加患神經(jīng)管缺陷(NTDs)的風(fēng)險(xiǎn)。FB1抑制鞘脂生物合成中的神經(jīng)酰胺合酶，引起二氫鞘氨醇(Sa)和生物活性鞘氨醇-1-磷酸(Sa1P)在血液、細(xì)胞和組織中的累積。鞘氨醇激酶(Sphk)磷酸化Sa形成Sa1P。在激活后，Sphk1主要與質(zhì)膜結(jié)合，而Sphk2主要存在于核中。在過(guò)度表達(dá)Sphk2的細(xì)胞中，Sa1P在核內(nèi)的積累抑制了組蛋白脫乙?；?HDAC)的活性，從而導(dǎo)致組蛋白賴氨酸殘基的乙?；黾印Ｔ谶@項(xiàng)研究中，F(xiàn)B1導(dǎo)致LM/Bc小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEFs)中Sa1P在核提取物中的累積顯著多于細(xì)胞質(zhì)提取物。核內(nèi)Sa1P的增加使組蛋白脫乙?；?HDAC)活性降低和H2BK12，H3K9，H3K18和H3K23的組蛋白乙?；黾?。用選擇性Sphk1抑制劑PF-543或選擇性Sphk2抑制劑ABC294640處理LM/Bc MEFs會(huì)顯著減輕FB1引起的Sa1P累積(盡管Sa1P水平高于基礎(chǔ)水平)。并且PF-543和ABC294640的聯(lián)合處理可以阻斷由FB1引起的Sa1P在核內(nèi)的積累。已知其他HDAC抑制劑會(huì)導(dǎo)致NTDs，所以這些結(jié)果表明誘導(dǎo)鞘脂代謝紊亂從而引起核內(nèi)Sa1P的積累、HDAC的抑制和組蛋白的高乙?；荈B1引起NTD的潛在機(jī)制。

研究表明[21]，F(xiàn)B1處理過(guò)的NRK-52E細(xì)胞中H3K9ac的整體水平降低，且高濃度FB1對(duì)H3K9組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(HMT)和組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)活性有一定的影響。這說(shuō)明FB1可能是通過(guò)影響組蛋白乙?；揎棸l(fā)揮毒性作用。

4 組蛋白研究方法

關(guān)于組蛋白修飾的研究方法目前最常用的為染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù)(chromatin Immunoprecipitation，ChIP)。其基本原理是在活細(xì)胞狀態(tài)下固定蛋白質(zhì)-DNA 復(fù)合物，然后通過(guò)超聲或酶處理將染色質(zhì)打斷為一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的片段，然后特異性抗體免疫沉淀目標(biāo)蛋白與DNA交聯(lián)的復(fù)合物，對(duì)與靶蛋白結(jié)合的 DNA片段進(jìn)行富集。通過(guò)對(duì)目的片段進(jìn)行純化與檢測(cè)，獲得蛋白質(zhì)與 DNA 相互作用的信息。ChIP與其他方法的結(jié)合擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。染色質(zhì)免疫共沉淀結(jié)合芯片技術(shù)(CHIP-chip)是將生物芯片與ChIP相結(jié)合，在全基因組或基因組較大區(qū)域上高通量分析DNA結(jié)合位點(diǎn)或組蛋白修飾的方法。染色質(zhì)免疫共沉淀結(jié)合新一代短序列測(cè)序技術(shù)(ChIP-seq)是將ChIP與測(cè)序技術(shù)相結(jié)合，在全基因組范圍內(nèi)檢測(cè)DNA結(jié)合蛋白的結(jié)合位點(diǎn)和組蛋白修飾等的高通量方法，可以應(yīng)用到任何基因組序列已知的物種，并能確切得到每一個(gè)片段的序列信息[44]。CHIP-chip和ChIP-seq是目前檢測(cè)組蛋白修飾最常用的方法。

另外，還有多種組蛋白修飾的檢測(cè)方法，如：多酶酶解和高分辨LTQ/Orbitrap質(zhì)譜結(jié)合的組蛋白酶解肽段鑒定組蛋白翻譯后修飾(PTMs)的分布位點(diǎn)的方法[45]；高通量的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用鑒定組蛋白修飾位點(diǎn)的方法[46]；超高效液相色譜串聯(lián)四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-ESI-QTof)定量組蛋白翻譯后修飾技術(shù)[47]；高效液相色譜-線性離子阱/靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜(HPLC-LTQ/Orbitrap Ms)檢測(cè)組蛋白的修飾方法[48]；免疫組織化學(xué)及蛋白免疫印跡Western Blot方法檢測(cè)組蛋白的乙?；图谆絒49]；免疫熒光染色法檢測(cè)組蛋白修飾情況[50]等。

目前，研究毒素對(duì)組蛋白修飾影響的文獻(xiàn)中所采用的方法有免疫熒光法測(cè)H3K27me3、H3K4me2 和H3K9me3的密度；蛋白免疫印跡法測(cè)組蛋白賴氨酸殘基的甲基化程度和組蛋白修飾酶的表達(dá)量；試劑盒吸光值法測(cè)定組蛋白乙?；负徒M蛋白去乙?；傅幕钚缘?。但尚未有用ChIP-seq的方法研究毒素誘導(dǎo)的組蛋白修飾與某些特定基因表達(dá)之間關(guān)系的報(bào)道。比如體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，AFB1引起小鼠卵母細(xì)胞中H3K9me3、H4K20me3的水平增加及H3K27me3、H4K20me2水平的降低，進(jìn)而導(dǎo)致哪些基因的表達(dá)量因組蛋白修飾的改變而改變。目前尚未有直接的證據(jù)闡明AFB1進(jìn)一步的致癌機(jī)制，其他毒素在組蛋白修飾層面的研究亦存在類似的問(wèn)題。因此，目前毒素在組蛋白修飾方面的發(fā)現(xiàn)只是其致毒調(diào)控機(jī)制的“冰山一角”，尚有很多重要問(wèn)題亟待探究。

5 小結(jié)與展望

綜上所述，黃曲霉毒素(AFB1)、脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)、赭曲霉毒素(OTA)、伏馬毒素(FB1)、T-2毒素、玉米赤霉烯酮(ZEA)等真菌毒素暴露會(huì)對(duì)組蛋白修飾產(chǎn)生影響。但在整體組蛋白修飾層面，這幾種毒素的作用機(jī)制不盡相同。AFB1可以誘導(dǎo)PRMT5過(guò)度表達(dá)，改變組蛋白賴氨酸甲基化修飾；DON通過(guò)影響組蛋白賴氨酸甲基化相關(guān)的甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)而改變組蛋白賴氨酸的甲基化修飾狀態(tài)；OTA可抑制組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)的活性，增強(qiáng)組蛋白脫乙酰化酶(HDAC)的活性；FB1可抑制HDAC的活性，引起部分組蛋白的高乙?；籘-2毒素會(huì)改變組蛋白賴氨酸的甲基化修飾狀態(tài)。

雖然各毒素的組蛋白修飾研究中，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、研究?duì)象、暴露時(shí)間和暴露濃度及研究結(jié)果不盡相同，但這些真菌毒素對(duì)組蛋白修飾的狀態(tài)幾乎都有影響，其表觀遺傳學(xué)層面的研究無(wú)疑為探究其致毒機(jī)制提供了一個(gè)新的思路和視角。為了更全面、深入地了解這些真菌毒素在疾病的發(fā)生過(guò)程的作用和機(jī)制，目前仍需開(kāi)展以下幾方面的研究：

1)進(jìn)行靶位點(diǎn)檢測(cè)，明確毒素對(duì)組蛋白修飾的確切作用位點(diǎn)。目前的研究表明毒素可以干擾組蛋白修飾模式，但是其作用的特定基因靶點(diǎn)是什么，是否具有特異性等問(wèn)題尚需探索。

2)對(duì)多種細(xì)胞系和動(dòng)物進(jìn)行不同劑量和時(shí)間暴露的實(shí)驗(yàn)，體內(nèi)與體外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合以探究毒素暴露與組蛋白修飾的關(guān)系。異常的表觀遺傳事件會(huì)引起遺傳學(xué)的改變，但是遺傳改變也會(huì)引起表觀遺傳的變化[51]。組蛋白修飾改變與基因表達(dá)變化在毒素致癌過(guò)程中是否互為因果關(guān)系需進(jìn)一步明確。

3)組蛋白修飾與其他的表觀遺傳現(xiàn)象，即DNA甲基化、miRNA及其他非編碼RNA在毒素暴露時(shí)如何相互調(diào)控需要闡明。組蛋白修飾與DNA甲基化有關(guān)，而調(diào)控非編碼RNA表達(dá)的基因啟動(dòng)子區(qū)也可能受甲基化修飾，而非編碼RNA也會(huì)靶向甲基化轉(zhuǎn)移酶及組蛋白修飾酶，需要探索這些交互作用在毒素致癌過(guò)程中的意義。

4)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)為研究毒素在單細(xì)胞水平上的致毒機(jī)制的可變性和精確性提供了可能，會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)精確毒理學(xué)概念的發(fā)展[52]。

5)組蛋白修飾是可逆的。如何運(yùn)用食品功能性成分或藥物進(jìn)行癌前預(yù)防或治療是一個(gè)值得探索的問(wèn)題。

我們需要運(yùn)用系統(tǒng)生物學(xué)、遺傳學(xué)、多組學(xué)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)來(lái)進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和組蛋白修飾機(jī)制，對(duì)于及早預(yù)防和治療毒素暴露所引起的健康問(wèn)題具有非常重要的意義。

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