The molecular response of animals to nanoplastic particles is still largely unclear. In this study, we employed a modified prolonged exposure system to investigate the molecular response of Caenorhabditis elegans to nanopolystyrene particles. Exposure to nanopolystyrene particles (1 μg/L) significantly decreased expressions of daf-2 encoding an insulin receptor, age-1 encoding a PI3K, and akt-1 encoding an Akt/PKB, and increased expression of daf-16 encoding a FOXO transcriptional factor in insulin signaling pathway. Among these genes, mutation of daf-2, age-1, or akt-1 induced a resistance to toxicity of nanopolystyrene particles, whereas mutation of daf-16 induced a susceptibility to the toxicity of nanopolystyrene particles. RNAi knockdown of daf-16 could further suppress the resistance of daf-2, age-1, or akt-1 mutant to the toxicity of nanopolystyrene particles. The insulin signaling pathway acted in intestinal cells to regulate the toxicity of nanopolystyrene particles. Moreover, sod-3 encoding a manganese superoxide dismutase, mtl-1 encoding a metallothionein, and gpd-2 encoding a glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase were identified as downstream targeted genes for daf-16 in the regulation of toxicity of nanopolystyrene particles. Therefore, a signaling cascade of DAF-2-AGE-1-AKT-1-DAF-16-SOD-3/MTL-1/GPD-2 was identified in response to nanopolystyrene particles in nematodes. Additionally, this signaling cascade in the insulin signaling pathway may mediate a protective response for nematodes against the adverse effects from nanopolystyrene particles.

中文翻译：

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响应纳米聚苯乙烯颗粒，确定胰岛素信号传导途径中的信号传导级联。

动物对纳米塑料颗粒的分子反应仍不清楚。在这项研究中，我们采用了改进的长时间暴露系统来研究秀丽隐杆线虫对纳米聚苯乙烯颗粒的分子响应。暴露于纳米聚苯乙烯颗粒（1μg/ L）会显着降低编码胰岛素受体的daf-2的表达，编码PI3K的age-1和编码Akt / PKB的akt-1的表达，以及编码FOXO转录的daf-16的表达增加。胰岛素信号通路中的因子。在这些基因中，daf-2，age-1或akt-1的突变诱导了对纳米聚苯乙烯颗粒毒性的抵抗力，而daf-16的突变诱导了对纳米聚苯乙烯颗粒的毒性敏感性。抑制daf-16的RNAi可以进一步抑制daf-2，age-1，或akt-1突变体对纳米聚苯乙烯颗粒的毒性。胰岛素信号传导途径在肠细胞中起作用以调节纳米聚苯乙烯颗粒的毒性。此外，编码daf-16的下游目标基因被鉴定为daf-16的下游靶基因，其编码锰超氧化物歧化酶的sod-3，编码金属硫蛋白的mtl-1和编码甘油三磷酸脱氢酶的gpd-2。因此，响应于线虫中的纳米聚苯乙烯颗粒，鉴定出DAF-2-AGE-1-AKT-1-DAF-16-SOD-3 / MTL-1 / GPD-2的信号级联。另外，胰岛素信号传导途径中的该信号传导级联可以介导线虫对纳米聚苯乙烯颗粒的不利影响的保护性应答。胰岛素信号传导途径在肠细胞中起作用以调节纳米聚苯乙烯颗粒的毒性。此外，在调控纳米聚苯乙烯颗粒的毒性中，编码daf-16的下游靶向基因被鉴定为编码锰超氧化物歧化酶的sod-3，编码金属硫蛋白的mtl-1和编码甘油三磷酸脱氢酶的gpd-2。因此，响应于线虫中的纳米聚苯乙烯颗粒，鉴定出DAF-2-AGE-1-AKT-1-DAF-16-SOD-3 / MTL-1 / GPD-2的信号级联。另外，胰岛素信号传导途径中的该信号传导级联可以介导线虫对纳米聚苯乙烯颗粒的不利影响的保护性应答。胰岛素信号传导途径在肠细胞中起作用以调节纳米聚苯乙烯颗粒的毒性。此外，编码daf-16的下游目标基因被鉴定为daf-16的下游靶基因，其编码锰超氧化物歧化酶的sod-3，编码金属硫蛋白的mtl-1和编码甘油三磷酸脱氢酶的gpd-2。因此，响应于线虫中的纳米聚苯乙烯颗粒，鉴定出DAF-2-AGE-1-AKT-1-DAF-16-SOD-3 / MTL-1 / GPD-2的信号级联。另外，胰岛素信号传导途径中的该信号传导级联可以介导线虫对纳米聚苯乙烯颗粒的不利影响的保护性应答。编码甘油三磷酸脱氢酶的gpd-2和gpd-2被确定为daf-16在调节纳米聚苯乙烯颗粒毒性中的下游靶向基因。因此，响应于线虫中的纳米聚苯乙烯颗粒，鉴定出DAF-2-AGE-1-AKT-1-DAF-16-SOD-3 / MTL-1 / GPD-2的信号级联。另外，胰岛素信号传导途径中的该信号传导级联可以介导线虫对纳米聚苯乙烯颗粒的不利影响的保护性应答。编码甘油醛-3-磷酸脱氢酶的gpd-2和gpd-2被确定为daf-16在调控纳米聚苯乙烯颗粒毒性中的下游靶基因。因此，响应于线虫中的纳米聚苯乙烯颗粒，鉴定出DAF-2-AGE-1-AKT-1-DAF-16-SOD-3 / MTL-1 / GPD-2的信号级联。另外，胰岛素信号传导途径中的该信号传导级联可以介导线虫对纳米聚苯乙烯颗粒的不利影响的保护性应答。