著者NiveditaChatterjeeJinheeChoi

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-ハイライト
●グラフェンファミリーナノ材料（GFN）の遺伝毒性およびエピジェノトキシックの潜在能力。
●DNA損傷の順序は、GNP-pristine ≥ GNP-COOH > GNP-NH2 ≥ FLGO > SLGOである。
●GFNは、NERとNHEJの修復システムに影響を与えることによって、DNA損傷を引き起こした可能性がある。
●SLGO/FLGOでは全体的にメチル化されているのに対し、GNPs処理ではメチル化されていない。
●DNMT3B と MBD1 遺伝子が GFN によるグローバルな DNA メチル化状態を制御している可能性 が示唆された。

要旨

　グラフェン・ファミリー・ナノマテリアル（GFN）の広範な応用により、人間の健康や環境に対する大きな懸念が生じた。
GFNsの細胞遺伝毒性はより注目されているが、細胞エピゲノムへの潜在的影響はまだほとんど知られていない。
GFNが細胞ゲノムに及ぼす影響は、一本鎖および二本鎖DNA損傷とDNA修復遺伝子の発現で評価し、エピゲノムに及ぼす影響は、in vitro系で非細胞毒性から中程度の細胞毒性用量におけるグローバルDNAメチル化およびDNAメチル化機構の発現で達成された。

我々は、5種類の異なるGFN-pristine (GNP-Prist), Carboxylated (GNP-COOH), aminated (GNP-NH2) graphene nanoplatelets、および単層 (SLGO) と数層 (FLGO) graphene oxideを使用しました。
一本鎖DNA損傷の順序は、10 mg/LでGNP-Prist≥GNP-COOH > GNP-NH2≥FLGO > SLGOであり、SLGOには顕著な用量依存性が見られた。GFNは，ヌクレオチド除去修復系と非相同末端結合修復系に影響を与えることによって遺伝毒性を引き起こした可能性がある。また、SLGO/FLGO曝露では、用量依存的にグローバルなDNAメチル化の増加（ハイパーメチル化）が観察され、逆にGNP処理では、GNP-COOH > GNP-NH2≥ GNP-Prist の順でメチル化低下が観察された。DNA メチル基転移酵素（DNMT3B 遺伝子）およびメチル-CpG 結合タンパク質（MBD1）遺伝子の減少が GNPs によるグローバルなメチル化低下の原因であると思われる。逆に、SLGO/FLGO処理細胞では、DNMT3BとMBD1遺伝子のアップレギュレーションによるde novoメチル化が、グローバルなDNAハイパーメチル化を引き起こした。
一般に、GFNsによる遺伝毒性とグローバルなDNAメチル化の変化は、物理化学的性質の違いによる化合物の種類特異性を示した。以上のことから、GFNはDNAメチル化状態を調節することにより、遺伝子発現のプログラミングに微妙な変化を引き起こす可能性があり、この情報はバイオメディカル分野での将来の使用に役立つと思われる。

キーワード

グラフェンナノ材料（GFN）
DNA損傷修復グローバルDNAメチル化
DNAメチルトランスフェラーゼ（DNMTs）
DNA脱メチル化酵素（TETs）