汤花梅，魏婷，张超，刘玉倩，汪艳，张晓华，袁丽，戴和平,*

1.中国科学院水生生物研究所 淡水生态和生物技术国家重点实验室，武汉 430072

2.中国科学院大学，北京 100049

应用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器筛选基因毒性化合物

汤花梅1,2，魏婷1,2，张超1,2，刘玉倩1,2，汪艳1，张晓华1，袁丽1，戴和平1,*

1.中国科学院水生生物研究所 淡水生态和生物技术国家重点实验室，武汉 430072

2.中国科学院大学，北京 100049

为了扩展本实验室构建的响应于DNA损伤信号的超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器的检测范围并积累参考数据,为实际应用打下实验基础,本研究对26种与环境及人类生活息息相关的化合物的基因毒性进行了检测,筛选出8种具有基因毒性的化合物,并将其结果与现有微生物检测系统的检测结果进行了对比。结果显示,超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器的检测结果与以细菌为宿主细胞的Ames试验或SOS显色法的检测结果的吻合度高于50%,与以酵母为宿主细胞的GSA检测系统的检测结果的吻合度高于85%。以真核生物酵母为宿主的检测系统与以原核生物细胞为宿主的检测系统的结果的差异反映了它们抗胁迫机制的不同。本研究应用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器特异性检测出3种化合物为基因毒性阳性,这3种化合物是代森锰锌、孔雀石绿及丙烯酰胺,均被报道具有潜在致癌性。本研究结果表明,超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器可以有效地对环境污染有关的基因毒性化合物进行检测,可以作为其他现有检测系统的补充,应用于环境化学污染的健康风险评价。

环境污染；酵母；生物传感器；基因毒性；健康风险评价

癌症已成为世界范围的头号杀手,中国的癌症发生情况也不容乐观。癌症的发生在不同地域、年龄及性别之间的分布表明癌症的发生与生活方式及环境因素具有密切的关系[1-3]。作用于有机体,直接或间接地造成DNA损伤,进而导致基因突变,促进肿瘤的发展,并造成毒性作用的环境化学因子称为基因毒性化合物[4]。大部分基因毒性化合物都有可能引起DNA损伤的发生,因此以DNA损伤响应为生物标志物可以有效地检测和鉴定环境中的基因毒性化合物,不仅能对环境中毒性化合物进行定性及定量分析,更能反映出不同毒性化合物在分子水平对生物造成的毒性效应[5],对人类健康-环境风险评估具有重要意义。

现有的基因毒性化合物微生物检测手段有鼠伤寒沙门氏菌致突变型实验(Ames test)[6],大肠杆菌SOS显色法[7]及已商业化使用的酵母RAD54-GFP遗传毒性检测系统GreenScreen Assay(GSA)[8]。对比细菌,以酵母为模式生物的检测系统更具有优势,因为酵母作为一种简单的单细胞真核微生物,不仅易于培养、生长迅速,操作简便,在基因水平上易于改造,同时,作为第一种完成全基因组测序的真核生物,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中6 000多个基因序列信息中,约有23%与人类基因具有同源性[9]。

图1 HUG1-yEGFP生物传感器检测基因毒性化合物原理示意图[11]注:在正常情况下,酵母中HUG1的表达水平较低,主要受结合在HUG1基因启动子上的负调控因子Crt1的阻遏,当暴露于基因毒性化合物时,Crt1被磷酸化,然后被蛋白酶水解,HUG1启动子去阻遏,使与之融合的报告基因yEGFP得以表达。表达产物的荧光信号可以用荧光定量酶标仪或流式细胞仪进行检测。Fig.1 The principle ofHUG1-yEGFPBiosensor for detecting genetic toxicity of compound[11]Note:Under normal condition,the negative regulatory factor Crt1 bounds to the promoter ofHUG1and leads to low-level expression of HUG1 in yeast.When exposed to genotoxic compounds,the Crt1 would be phosphorylated and then hydrolyzed by protease with the derepression of the HUG1 promoter and expression of the infused yEGFP.The fluorescence intensity of the expressed yEGFP will be detected by Multiscan spectrum or flow cytometer.

我们实验室将响应于DNA损伤信号的HUG1-yEGFP生物传感器元件转入七基因缺失酵母突变株内,并将该元件同源重组到酵母基因组上,建立了稳定的超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器[10],检测原理如图1。HUG1基因由复制阻滞及DNA损伤试剂诱导高表达[11],Meurisse等[12]发现HUG1能结合Rnr2亚基,并推测其参与负反馈调节核糖核苷酸还原酶(RNR)活性。基因毒性化合物可以诱导HUG1-yEGFP元件中的报告基因绿色荧光蛋白的表达,其剂量效应可通过荧光酶标仪或流式细胞仪对酵母细胞的荧光强度进行测定。与现有的检测方法相比较,超敏感HUG1-yEGFP检测系统不仅能定性并定量检测基因毒性化合物,且对多种化合物,尤其是在对氧化试剂,如叔丁基过氧化氢(t-BHP)一类的化合物的DNA损伤效应的检测更灵敏。在提高灵敏度的同时,该检测系统的特异性更强,如在GSA试验中表现为假阳性的氯霉素,对超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器并无诱导作用[10]。

由于本实验室构建的超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器是一种新型检测系统,需要扩大其对化合物的种类和范围的检测,也需要积累检测数据作为进一步优化的参考,为其实际应用和推广建立实验基础。因此,本研究利用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器,在原来已检测的典型基因毒性化合物的基础上,又检测了26种在生产生活中被人类大量使用的化合物,包括4种农药、5种工业原料杀菌剂、2种实验室试剂、2种涉及食品安全的试剂、12种重金属盐及1种抗癌药物,其中8种化合物检测为基因毒性阳性化合物。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 菌株

超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器菌株WXY30095-genome-HUG1-yEGFP由本实验室构建[10],是将HUG1-yEGFP报告元件整合到七基因缺失酵母突变株:WXY30095(snq2△::KanMX,pdr5△::LEU2,cwp1△::hisG,cwp2△::HIS3,yap1△:: hisG,rad1△::hisG,mag1△::hisG)。

1.2 培养基和溶液

YPD培养基:1%酵母提取物,2%蛋白胨,2%葡萄糖；固体培养基另加2%琼脂。

SD-Ura培养基(每升含量):酵母胆碱(无氨基酸)1.7 g,硫酸铵5 g,葡萄糖20 g,腺嘌呤20mg,甲硫氨酸20mg,色氨酸20mg,组氨酸20mg,亮氨酸30mg,赖氨酸30mg,缬氨酸30mg。

10×PBS缓冲液 ∶氯化钠80 g,氯化钾1 g,十二水合磷酸氢二钠36.8 g,磷酸二氢钾2.4 g,溶于双蒸水中,用NaOH调节pH值为7.4,定容至1 L,使用时用双蒸水稀释成1×PBS且需高压灭菌。

1.3 化学试剂

代森锰锌、乐果、马来酰肼、2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)、2-氨基-4-硝基苯酚、8-羟基喹啉、儿茶酚、DEHP (太酸二丁酯)、EB(溴化乙啶)均购自Sigma-Aldrich公司,均为优级纯。丙烯酰胺(acrylamide)购自生工生物工程有限公司,NaAsO3、Pb(CH3COO)2、Pb(NO3)2购自国药集团化学试剂有限公司,亚硝酸钠购自湖北大学化工厂,孔雀石绿购自上海标本模型厂,MnCl2购自金山县兴塔化工厂,ZnSO4购自北京化工厂,BaCl2购自成都化学试剂厂,V2O5购自上海试剂总厂第三分厂, CuSO4购自武汉市东方红化工厂,CdCl2购自重庆东方试剂厂,CoCl2购自广东台山化工厂,K2Cr2O7购自上海浦江化工厂,NiCl2购自北碚化学试剂厂,环磷酰胺购自百特国际有限公司,以上试剂均为化学纯。蓬灰购自甘肃力司食品科技有限公司。

1.4 酵母菌株复苏和培养

取-70℃保存的酵母菌株WXY30095-genome-HUG1-yEGFP接种在YPD固体培养基平皿上,于30℃恒温培养箱中倒置培养2 d。

1.5 DNA损伤试剂暴露实验

用新鲜的酵母培养基将过夜培养酵母细胞稀释至OD600nm为0.1,将稀释后的酵母菌液转移至24孔板中,每孔1 mL菌液。按设置的药物浓度梯度加药后,置于恒温摇床中30℃、200 r·min-1暴露8 h或12 h。然后吸取每孔中的1 mL菌液经6 000 r·min-1离心2 min后去上清,加无菌的PBS磷酸缓冲液重悬菌液,再经6 000 r·min-1离心去上清后重悬于1 mL无菌的PBS磷酸缓冲液中。每孔200μL分装菌液至96孔板透明底黑色孔板内。若用于流式细胞仪检测,则加入PI染色30 min,以区分活细胞与死细胞。

1.6 荧光酶标仪或流式细胞仪检测绿色荧光蛋白GFP的表达

按照刘玉倩等[13]和Wei等[10]的方法,用荧光酶标仪和流式细胞仪检测绿色荧光蛋白的表达量。荧光酶标仪用SpectraMax M5多功能酶标仪检测酵母细胞浓度OD600nm值和相对荧光强度值(激发光波长488 nm、发射波长520 nm)。

Becton Dickinson FACS Aria TMⅢ高速分选型流式细胞仪检测活细胞yEGFP绿色荧光蛋白相对表达量。PI信号由PE-A(激发光波长488 nm、发射光波长575 nm),yEGFP信号由FITC通道收集(激发光波长488 nm、发射光波长525 nm)。

1.7 数据统计与分析

1.7.1 酶标仪检测数据统计与分析

Microsoft Excel 2007软件统计并计算荧光强度平均值来定量yEGFP的表达,并取3次平行实验的平均值和标准差。相对荧光强度AU为任意单位(arbitrary unit),AU/OD600nm为每单位酵母细胞的平均相对荧光强度。

1.7.2 流式细胞仪检测数据统计与分析

流式细胞仪收集样品10 000个细胞荧光表达量,FlowJo软件计算样品中PI阴性细胞的平均荧光强度。荧光诱导倍数(fold induction)=暴露组单位酵母细胞相对荧光强度平均值/对照组相对荧光强度平均值,酶标仪检测数据设定遗传毒性阈值为1.6倍,流式细胞仪检测数据设定遗传毒性阈值为2倍(细胞的平均荧光强度增加了60%或100%),即当检测系统暴露于某一浓度的遗传毒性化合物中时,产生的yEGFP单位酵母细胞平均荧光强度值与对照组结果相比,荧光诱导倍数＞1.6或2则可认为是阳性遗传毒性效应,利用graphpad软件作图。

2 结果(Results)

2.1 基因毒性化合物对超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器细胞毒性的检测

应用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器对26种化合物的基因毒性进行检测,经数据统计分析,共有8种化合物具有基因毒性,即暴露后,酵母细胞表达yEGFP荧光强度为酶标仪检测的阴性对照组的1.6倍以上或流式细胞仪检测的阴性对照组的2倍以上。这8种化合物分别为:代森锰锌、2-氨基-4硝基苯酚、8-羟基喹啉、儿茶酚、EB、丙烯酰胺、孔雀石绿、NiCl2。为了了解各种基因毒性化合物在致酵母 DNA损伤时,都会对含有超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器元件的酵母细胞产生不同程度的细胞毒性,我们通过对酵母细胞生长速度的检测,了解各种基因毒性化合物的细胞毒性。图2是对酵母菌液生长情况的统计分析,结果显示各化合物在不同暴露浓度时对酵母细胞生长的抑制,反映了各种化合物浓度对酵母的细胞毒性效应。

2.2 基因毒性化合物诱导超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器荧光蛋白表达的剂效关系检测

将这8种化合物诱导超敏感HUG1-EGFP生物传感器的荧光蛋白表达的剂效关系进行了检测。结果如图3所示,匀表现出良好的剂效关系。其中,儿茶酚暴露剂量为400μg·mL-1时,荧光蛋白表达量诱导倍数最高,为10.07倍。最大荧光诱导倍数最低的药品为EB,诱导倍数为2倍。对比图2的相关细胞毒性的数据,我们发现,致DNA损伤的有效诱导表达时的最低暴露剂量所对应的细胞毒性均小于半致死量。

图2 基因毒性化合物对超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器细胞毒性的剂效关系注:不同填充图案的条柱代表不同的药物组处理。每一药物组处理浓度从左至右依次增加,各处理组药物浓度分别为:代森锰锌(0、1、2、4、8、16μg·mL-1)；2-氨基-4硝基苯酚(0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6mg·mL-1)；8-羟基喹啉(0、20、40、80、160、320μg·mL-1)；儿茶酚(0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6mg·mL-1)；溴化乙啶(EB)(0、1、2、4、8、16μg·mL-1)；丙烯酰胺(0、0.8、1.6、3.2、6.4、12.8mg·mL-1)；NiCl2(0、0.03、0.06、0.12、0.24、0.48mg·mL-1)；孔雀石绿(0、12.5、25、50、100、200μg·mL-1)。Fig.2 Dose-effect relationship between genotoxic compounds and cell growth rate ofHUG1-yEGFPbiosensorNote:Columns with different filling pattern represent different drug groups.The drug concentrations in each group increase from left to right in turn and the concentrations are as follows:mancozeb(0,1,2,4,8,16μg·mL-1);2-amino-4-nitrophenol(0,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6mg·mL-1);8-hydroxyquinoline(0,20,40,80,160,320μg·mL-1);catechol(0,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6mg·mL-1);EB(0,1,2,4,8,16μg·mL-1);acrylamide(0,0.8, 1.6,3.2,6.4,12.8mg·mL-1);NiCl2(0,0.03,0.06,0.12,0.24,0.48mg·mL-1);malachite green(0,12.5,25,50,100,200μg·mL-1).

表1 超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器各化合物基因毒性的检测及与其他3种检测系统结果的比较Table 1 Genotoxicity of chemical compounds tested byHUG1-yEGFPbiosensor and comparison with three other tests

图3 基因毒性化合物诱导超敏感HUG1-EGFP生物传感器的荧光蛋白表达的剂效关系注:不同填充图案的条柱代表不同的药物组处理。每一药物组处理浓度从左至右依次增加,各处理组药物浓度分别为:代森锰锌(0、1、2、4、8、16μg·mL-1)；2-氨基-4硝基苯酚(0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6mg·mL-1)；8-羟基喹啉(0、20、40、80、160、320μg·mL-1)；儿茶酚(0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6mg·mL-1)；EB(0、1、2、4、8、16μg·mL-1)；丙烯酰胺(0、0.8、1.6、3.2、6.4、12.8mg·mL-1)；NiCl2(0、0.03、0.06、0.12、0.24、0.48mg·mL-1)；孔雀石绿(0、12.5、25、50、100、200μg·mL-1)。Fig.3 Dose-effect relationship between genotoxic compounds and induced expression of green fluorensence protein ofHUG1-yEGFPbiosensorNote:Columns with different filling pattern represent different drug groups.The drug concentrations in each group increase from left to right in turn and the concentrations are as follows:mancozeb(0,1,2,4,8,16μg·mL-1);2-amino-4-nitrophenol(0,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6mg·mL-1);8-hydroxyquinoline(0,20,40,80,160,320μg·mL-1);catechol(0,0.1,0.2,0.4,0.8,1.6mg·mL-1);EB(0,1,2,4,8,16μg·mL-1);acrylamide(0,0.8,1.6,3.2,6.4, 12.8mg·mL-1);NiCl2(0,0.03,0.06,0.12,0.24,0.48mg·mL-1);malachite green(0,12.5,25,50,100,200μg·mL-1).

2.3 超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器筛选基因毒性化合物与其他微生物检测系统的比较

将本次研究结果与现有微生物检测系统的检测结果进行了对比,如表1所示,本次研究中共有23种化合物在现有的检测系统中测试过,与Ames试验测试化合物重叠的种类有19种,所得结果一致的药品有10种,其中4种呈阳性的化合物分别为2-氨基-4-硝基苯酚、8-羟基喹啉、儿茶酚、EB,6种呈阴性的化合物分别为马来酰肼、DEHP、V2O5、Pb(CH3COO)2、CuSO4、CdCl2；与SOS毒性试验相比较,重叠的药物有17种,其中试验结果一致的有12种,但只有EB为基因毒性阳性药物；与GSA试验相比较,检测重叠的药物有7种,其中只有8-羟基喹啉的检测结果不一致,检测同为基因毒性阳性的药物分别为2-氨基-4硝基苯酚、儿茶酚、EB及镍离子。与现有检测系统结果重叠但检测结果不一致的化合物是NaNO2、孔雀石绿、K2Cr2O7。另有3种化合物没有查到被其他3种检测系统检测的数据,这些化合物是代森锰锌、2,4-D、蓬灰。

3 讨论(Discussion)

为了扩展本实验室构建的超敏感HUG1-yEGFP生物传感器的检测范围并积累参考数据,为实际应用打下实验基础,我们对26种与环境及人类生活息息相关的化合物的基因毒性进行了检测,筛选出8种具有基因毒性的化合物,并将其结果与现有微生物检测系统的检测结果进行了对比。

本研究结果对比于现有的Ames实验、SOS显色试验及GSA实验,其中与Ames试验测试药品重叠的种类有19种,所得结果一致的药品有10种,结果吻合度为52.63%；与SOS显色试验相比较,重叠的药物有17种,其中试验结果一致的有12种,吻合度为70.59%,但只有EB为基因毒性阳性；与GSA试验相比较,检测重叠的药物有7种,其中6种的检测结果一致,吻合度为85.71%。综上,本研究结果更接近于GSA试验,其原因可能与二者都是基于酿酒酵母响应于DNA损伤高表达基因所建立的报告系统有关。同时EB在以上几种检测系统中均为阳性,但以细菌为模式生物的Ames试验及SOS试验需S9处理,而酵母为模式生物的超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器及GSA检测系统不需要对受试化合物进行代谢活化,推测酿酒酵母中存在可对EB进行代谢活化的酶。

造成本研究检测系统对某些化合物检测的结果与现有检测系统不一致的原因,可能与各种检测系统所基于的检测原理及不同检测系统宿主细胞的差异相关联。Ames实验和SOS试验的宿主细胞都是原核生物细菌,Ames实验检测的是细胞回复突变率,是以细胞整体形态为检测指标,而SOS显色试验基于大肠杆菌损伤快速应答机制,将报告基因LacZ与SOS基因(如SfiA)启动子融合,检测大肠杆菌与底物X-gal显色反应,是以单个分子的响应表达水平来定性及定量基因毒性化合物[15],所以它们之间的检测结果的差异主要是因为检测原理的差异。而 GSA实验是基于 DNA损伤响应基因RAD54和绿色荧光蛋白融合,和超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器的宿主细胞都是真核生物酵母,都是基于单分子的DNA损伤响应表达水平的检测原理,因此它们的检测结果高度相似,它们与Ames检测和SOS反应的检测结果的差异可能更多地表现在原核生物和真核生物之间在损伤修复,代谢解毒和抗胁迫机理的差异。这种差异比检测原理的差异更关键,可能是很多化合物的基因毒性检测不到的主要原因。比如亚硝酸钠在Ames实验和SOS试验中都被检测为基因毒性阳性,但在超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器检测中却为基因毒性阴性。这暗示着,在真核生物酵母中可能存在与原核生物不同的某种解毒机制。同样的情况也可能发生在对重金属的检测中。有大量文献报道,酵母中存在多种金属硫蛋白,因此酵母表现出对重金属具有较强的抗性,这也可以解释为什么用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器只检测到NiCl2为基因毒性阳性,其他的都为阴性。另一方面,由于酵母也缺乏高等真核生物的代谢活化酶系统,所以我们开始以为用大鼠肝微粒体抽提液S9对一些化合物进行处理后,也可以用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器进行检测,但结果却出乎预料。环磷酰胺是一种大量使用的抗癌药物,需要经过代谢活化后才能表现出基因毒性,但用S9处理后的检测结果却为阴性。本实验室前期也尝试过对其他一些有机化合物进行代谢活化,如苯并芘,虽然活化了的化合物可以使Ames实验检测为阳性,但仍然不能使酵母生物传感器检测为阳性。所以猜测,对于酵母生物传感器而言,这些化合物所涉及的不仅仅是代谢活化,可能还与酵母的细胞屏蔽和抗胁迫机制有关。鉴于上述所出现的问题,我们还需要对酵母细胞的抗胁迫机制进行深入的了解,找到关键的基因进行改造,进一步改善和扩展酵母生物传感器的检测和应用范围。

本研究中被超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器特异性检测为基因毒性阳性的3种化合物为代森锰锌、孔雀石绿及丙烯酰胺。这个检测结果与文献报道的这3种化合物均具有潜在致癌性的结果相一致。代森锰锌为一种广谱的乙撑二硫代氨基甲酸酯类保护性杀菌剂[16],能增加大鼠癌症的发生率及与性别相关的特异癌症[17],且代森锰锌受试人类淋巴能导致胞内染色体断裂并促进细胞的凋亡[18]。孔雀石绿是一种有毒的三苯甲烷类化合物,作为染色剂用于服饰、瓷器、报纸等行业的染色剂,同时因其具有抗真菌、细菌、寄生虫且及急性毒性低等特性,曾被用于渔业。Fernandes等[19]及Rao[20]等的研究表明孔雀石绿能增加啮齿动物癌症发生率,同时能引起兔子和鱼类的生殖异常。1993年美国明令禁止其使用于水产养殖业[21],在我国,孔雀石绿于2002年被列入《食品动物禁用的兽药及其化合物清单》,但仍有不少的水产养殖户因其价格低廉,杀菌范围广,而违规使用。Ames test在鼠肝微粒体S9存在的情况下,检测孔雀石绿为阳性[22],而在本研究中,孔雀石绿在无外源代谢系统的情况下诱导报告系统,检测为基因毒性阳性,意味着酵母细胞中可能存在催化孔雀石绿代谢活化的酶。同时,真菌雅致小克银汉霉菌催化孔雀石绿脱甲基生成隐色孔雀石绿的研究结果也支持本研究的猜测[23]。丙烯酰胺为生产聚丙烯酰胺的原料,聚丙烯酰胺主要用于水的净化处理及管道涂层、凝胶电泳等。长时间高温烹饪尤其是油炸使得食物特别是淀粉类食物中丙烯酰胺含量升高,甚至能达到150～4 000μg·mL-1[24],在本研究中有效诱导HUG1-yEGFP生物传感器的最低剂量为6 400μg·mL-1。对以上几种化合物的基因毒性阳性检测表明,超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器可以有效地对环境污染有关的基因毒性化合物进行检测,可以作为其他现有检测系统的补充,应用于环境化学污染的健康风险评价。

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Utilization of Super-sensitive Yeast HUG1-yEGFP Biosensor to Screen Genotoxic Compounds

Tang Huamei1,2,Wei Ting1,2,Zhang Chao1,2,Liu Yuqian1,2,Wang Yan1,Zhang Xiaohua1,Yuan Li1, Dai Heping1,*
1.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology,Institute of Hydrobiology,Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430072,China
2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

6 February 2015 accepted 19 March 2015

In order to extend the detection range of super-sensitive DNA damage responded yeastHUG1-yEGFP biosensor which was constructed by our laboratory,and to accumulate more relevant data for practical application, 26 kinds of chemicals which were widely distributed in the environment and human lives were detected and 8 kinds of genotoxic compounds were screened out.Compared with three existed microbiological whole-cell sensing systems,the detection results in this study matched over 50%of the data from Ames test and SOS colorimetric testbased on bacterial cell,and over 85%of the data from the GSA test based on yeast cell.The differences of the results between the test systems based on eukaryotic yeast cell and prokaryotic bacteria cells reflected the different mechanisms of stress resistance.In this study,three kinds of genotoxicity-positive compounds,mancozeb,malachite green and acrylamide which were reported as potential carcinogens,were specifically detected by super-sensitive yeastHUG1-yEGFPbiosensor.The results of the study indicated that super-sensitive yeastHUG1-yEGFPbiosensor can be used to effectively detect genotoxic compounds which were related to environmental pollution.Therefore,they are valuable in environmental health risk assessment for chemical pollutant as a complementary method for other existed detection systems.

environmental pollution;yeast;biosensor;genotoxicity;health risk assessment

2015-02-06 录用日期:2015-03-19

1673-5897(2016)1-194-08

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150206002

汤花梅,魏婷,张超,等.应用超敏感酵母HUG1-yEGFP生物传感器筛选基因毒性化合物[J].生态毒理学报,2016,11(1):194-201

Tang H M,Wei T,Zhang C,et al.Utilization of super-sensitive yeastHUG1-yEGFPbiosensor to screen genotoxic compounds[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2016,11(1):194-201(in Chinese)

国家自然科学基金重点项目(21037004)；淡水生态和生物技术国家重点实验项目(2012FBZ10)

汤花梅(1989-),女,硕士,研究方向为酵母生物传感器监测基因毒性研究,E-mail:sjtangyuan@sina.cn

),E-mail:hpdai@ihb.ac.cn

简介:戴和平(1955-)，女，博士，研究员，主要研究兴趣是将高通量生物标志物的检测方法应用于环境科学中。