FSHW | MiR-107-3p/Atp6v0e1在硒肽TSeMMM和SeMDPGQQ緩解鉛誘導神經毒性中的保護作用

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

神經退行性疾病嚴重影響着人們的健康，因此尋找具有緩解神經損傷功能的食源性成分具有重要的意義。前期研究發現，富硒大米蛋白水解產物中兩條硒肽 TSeMMM 和SeMDPGQQ通過調控Nrf2/HO-1信號通路對鉛誘導的神經氧化毒性發揮保護作用。然而，硒肽TSeMMM和SeMDPGQQ如何調控mRNAs和microRNAs（miRNAs）的靶向關係進而發揮神經氧化毒性保護作用仍然未知。

南京財經大學食品科學與工程學院方勇教授、樊鳳嬌博士等 利用大鼠原代皮層神經細胞和斑馬魚模型從miRNA/mRNA的新視角闡明瞭兩條硒肽TSeMMM和SeMDPGQQ發揮神經保護作用的分子機制。

Results and Discussion

神經細胞差異表達mRNA、GO富集及KEGG通路分析

轉錄測序結果顯示Pb2+導致大鼠原代皮層神經細胞中mRNA表達異常，表現爲1015 mRNA表達上調，1359 mRNA表達下調。在2374個基因中，751個基因與細胞核有關，713個與細胞質相關。此外，83個基因與突觸相關，85個基因與神經元胞體相關，佔3.58%。主要分子功能爲金屬離子結合、蛋白結合和鈣離子結合，並有相應的基因數分別爲346、229和110，比例分別爲14.57%、9.65%和4.63%，表明Pb2+進入神經元並取代鈣離子，導致鈣離子含量的減少和鈣調蛋白含量變化。差異基因參與過程最多的爲轉錄，DNA模板，其次爲凋亡過程負調控、細胞黏附、衰老及大腦發育。結果顯示，Pb2+進入細胞後可導致細胞內轉錄本發生變化，DNA生成發生錯誤，導致細胞凋亡和生理活動受損。

圖1 TSeMMM和SeMDPGQQ可提高Pb2+暴露胎鼠皮質神經元的細胞活力

差異基因主要參與的信號通路有20個，排在前6的分別是細胞代謝通路、MAPK信號通路、熱量產生作用、核糖體相關途徑、細胞吞噬通路及氧化磷酸化相關通路。爲進一步研究TSeMMM與SeMDPGQQ對Pb2+對神經細胞氧化毒性的保護作用研究，因此對氧化磷酸化相關的34條基因進行進一步分析，以尋找潛在的靶標。

圖2 Pb2+處理大鼠胚胎皮層原代神經細胞差異mRNA和miRNA表達分析

Pb2+處理大鼠胚胎原代皮層神經細胞後，29個基因顯示了上調趨勢，5個基因顯示了下調趨勢。TSeMMM與SeMDPGQQ預處理能夠明顯地促進這些基因的上調或下調，使其趨向於正常化。其中TSeMMM的調節作用更顯著。

神經細胞差異表達mRNA的潛在miRNA靶點

Pb2+處理後共有142個miRNA表達發生變化，其中61個表達上調，81個表達下調。TSeMMM與SeMDPGQQ處理均能逆轉鉛導致的miRNA上調或者下調。

結果發現，ATPase H+ transporting V0 subunit e1（Atp6v0e1），一種與氧化磷酸化有關的基因，與miR-107-3p之間存在靶向關係。Pb2+誘導的大鼠胚胎原代皮層神經細胞中Atp6v0e1 mRNA的表達量爲對照組的402.66%。TSeMMM和SeMDPGQQ處理可使Atp6v0e1 mRNA的表達量分別降至154.17%和218.29%。Pb2+誘導的大鼠胚胎原代皮層神經細胞中miR-107-3p的表達量爲對照組的6.25%，而TSeMMM和SeMDPGQQ處理使其表達量分別增加到53.13%和50.00%。因此，TSeMMM和SeMDPGQQ處理通過調節miR-107-3p/ Atp6v0e1從而發揮緩解鉛誘導氧化損傷的作用。

TSeMMM和SeMDPGQQ緩解Pb2+誘導的斑馬魚損傷

對照組斑馬魚的運動距離爲2.79 m，鉛處理後導致斑馬魚的運動距離大幅度下降，僅爲0.66 m。不同濃度的TSeMMM和SeMDPGQQ處理均可增加斑馬魚的運動距離，且呈現劑量依賴性關係。2、4、8 μg/mL TSeMMM處理後，檢測到斑馬魚的運動距離分別爲0.97、1.68和2.18 m，2、4、8 μg/mL SeMDPGQQ處理後，檢測到斑馬魚的運動距離分別0.87、1.50和1.94 m。

圖3 硒肽對斑馬魚鉛氧化毒性的保護作用

Conclusion

Pb處理誘導大鼠原代皮層神經細胞中2374個mRNA和142個miRNA發生差異表達。TSeMMM和SeMDPGQQ處理提高了大鼠原代皮層神經細胞活力，促進了斑馬魚神經功能的恢復。TSeMMM和SeMDPGQQ增加miR-107-3p的表達，減少Atp6v0e1表達，即通過靶向miR-107-3p/Atp6v0e1發揮神經氧化毒性保護作用。

第一作者

方勇，教授，博士生導師，南京財經大學科研院院長，江蘇省現代糧食流通與安全協同創新中心主任，江蘇省現代糧食工程與營養健康產業學院院長。“十四五”國家重點研發計劃項目首席，主要研究方向爲糧油安全控制技術與標準、硒的營養與功能、穀物品質評價及其高值化利用。任中國糧油學會質檢分會常務理事、中國食品科學技術學會全穀物分會常務理事、國家稻米精深加工產業技術創新戰略聯盟理事、中國富硒農業產業技術創新聯盟專家委員會委員。受國家留學基金委資助，2008-2009年在美國University of Cincinnati/北美安捷倫金屬組學研究中心聯合培養，參加國際會議並報告發言10餘次，現任《eFood》聯合主編、《Food Frontiers》副主編、《食品科學》和《未來食品科學》（青年）編委。近年來，主持（完成）“十四五”國家重點研發計劃項目1項、國家自然科學基金3項、“十三五”國家重點研發計劃子課題2項、農業部公益性行業專項課題、國家農產品質量安全風險評估重大專項課題、國家糧食行業標準2項、國家標準物質研製項目2項等國家級項目。發表學術論文150餘篇，其中Compr. Rev. Food Sci. F.、Ultrason. Sonochem.、J. Agric. Food Chem.等SCI論文80餘篇（其中2篇TOP 1%高被引論文，2篇封面論文），獲國家發明專利授權22項。以第一完成人獲得教育部科技進步二等獎，第二完成人獲得江蘇省教學成果一等獎等省部級獎勵4項。參與制定國家標準《發芽糙米》等5部。入選教育部國家級青年人才、全國糧食行業青年拔尖人才、江蘇現代農業產業體系水稻貯藏與加工崗位專家、江蘇省“青藍工程”優秀教學團隊帶頭人、中青年學術帶頭人、江蘇省“333”高層次人才、江蘇省青年五四獎章提名獎等多項國家或省級人才計劃獎勵。

通信作者

樊鳳嬌，工學博士，現爲南京財經大學食品科學與工程學院講師，主要從事蛋白質/多肽功能性研究。目前主持國家自然科學基金1項，江蘇省高等學校自然科學研究面上項目1項。代表性論文以第一作者或通信作者發表於 Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food & Function、Food Research International等期刊。現任《eFood》、《食品研究與開發》青年編委， Food Bioscience、Journal of Food Processing and Preservation、Preparative Biochemistry and Biotechnology等雜誌審稿人。

MiR-107-3p/Atp6v0e1 contributes to protective effects of two selenium-containing peptides, TSeMMM and SeMDPGQQ on lead-induced neurotoxicity

Yong Fanga, Tianhang Huanga, Jian Wub, Xieqi Luoa, Fengjiao Fana,*, Peng Lia, Jian Dinga, Xinyang Suna

a College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics/Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety, Nanjing 210023, China

b Laboratory of Neurodegenerative and Neuroinjury Diseases, Wuxi School of Medicine, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

*Corresponding author.

Abstract

Two selenium (Se)-containing peptides from Se-enriched rice, TSeMMM and SeMDPGQQ, possess neuroprotective potency against lead (Pb2+)-induced cytotoxicity. However, the crosstalk between mRNA and microRNAs (miRNA) involved in the neuroprotection mechanism remains to be elucidated. In this study, RNA-sequencing and miRNA-sequencing were used to independently identify differentially expressed mRNAs and small RNAs profi les in Pb2+-treated primary fetal rat cortical neurons and then the correlated miRNA-mRNA target pairs were obtained. It was found that 34 mRNAs related to oxidative phosphorylation could be reversed by pretreatment of TSeMMM and SeMDPGQQ. The protective effect of TSeMMM and SeMDPGQQ was mediated by upregulation of miR-107-3p, which downregulates the ATPase H+ transporting V0 subunit e1 (Atp6v0e1) mRNA level. A zebrafish model was applied to verify the relevance between the targeted mRNA and miRNA by real-time quantitative PCR. The results indicated that miR-107-3p was a potential therapeutic target to achieve neuroprotection of Se-containing peptides via stimulation of Atp6v0e1.

Reference:

FANG Y, HUANG T H, WU J, et al. MiR-107-3p/Atp6v0e1 contributes to protective effects of two selenium-containing peptides, TSeMMM and SeMDPGQQ on lead-induced neurotoxicity[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(4): 2060-2067. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250171.

本文編譯內容由作者提供

編輯：樑安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片來源：圖蟲創意

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