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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- MRP14誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞干擾素誘導(dǎo)蛋白10表達(dá)的信號機(jī)制研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 髓樣相關(guān)蛋白14（myeloid-related protein-14，MRP14），又名S100A9，屬于鈣結(jié)合蛋白S100家族成員之一。其生物學(xué)功能豐富，在多種疾病中都有高表達(dá)，是近年來科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。IP-10是體內(nèi)介導(dǎo)炎癥和免疫反應(yīng)重要的趨化因子，通過細(xì)胞膜表面特異性受體CXCR3發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。前期研究發(fā)現(xiàn)，MRP14與IP-10在多種炎癥免疫相關(guān)的疾病中都有高水平的表達(dá)，包括膿毒癥、慢性糖尿病、腫瘤、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道MRP14所在S100鈣結(jié)合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎癥狀態(tài)下促進(jìn)IP-10的表達(dá)水平上調(diào)，從而為糖尿病狀態(tài)下IP-10表達(dá)上調(diào)提出了新的調(diào)控機(jī)制。這些研究提示MRP14與IP-10的表達(dá)可能存在密切關(guān)系。 我們的研究首次發(fā)現(xiàn)MRP14蛋白能夠有效誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞干擾素誘導(dǎo)蛋白-10（interferon-- inducible protein，IP-10）的表達(dá)，并采用高通量的LiquiChip液相芯片系統(tǒng)、反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）、Western blot等技術(shù)對其具體的信號分子機(jī)制進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明：MRP14通過IFN-γ非依賴性途徑以時間和濃度依賴性方式誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10的表達(dá)；MRP14通過與細(xì)胞膜表面RAGE受體結(jié)合，激活c-Jun 氨基末端激酶（JNK）、JAK3和NF-κB三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而共同調(diào)控IP-10的表達(dá)。本研究為有效控制MRP14誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)提供了新的思路，同時對于各種炎癥反應(yīng)性疾病的臨床治療及治療靶點(diǎn)的選用提供了新的方向。
- 詳細(xì)介紹：
- MRP14作為鈣離子結(jié)合蛋白S100家族成員，其生物學(xué)功能豐富，在多種疾病中都有高表達(dá)，其潛在應(yīng)用價值已逐漸顯現(xiàn)出來，成為近年來科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。研究者們陸續(xù)鑒定出MRP14的一些細(xì)胞表面受體，包括晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products, RAGE）、toll樣受體（toll-like receptor, TLR）家族成員等。IP-10是體內(nèi)介導(dǎo)炎癥和免疫反應(yīng)重要的趨化因子，通過細(xì)胞膜表面特異性受體CXCR3發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。前期研究發(fā)現(xiàn)，MRP14與IP-10在多種炎癥免疫相關(guān)的疾病中都有高水平的表達(dá)，包括膿毒癥、慢性糖尿病、腫瘤、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道MRP14所在S100鈣結(jié)合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎癥狀態(tài)下促進(jìn)IP-10的表達(dá)水平上調(diào)，從而為糖尿病狀態(tài)下IP-10表達(dá)上調(diào)提出了新的調(diào)控機(jī)制。這些研究提示MRP14與IP-10的表達(dá)可能存在密切關(guān)系。 本研究使用液相蛋白芯片系統(tǒng)( LiquiChip assay system)，檢測了MRP14 刺激后的THP-1細(xì)胞培養(yǎng)上清中IP-10的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MRP14能夠以濃度和時間依賴性方式誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10的高水平表達(dá)。IP-10是體內(nèi)一種重要的趨化因子，最早是作為IFN-誘導(dǎo)產(chǎn)生的炎癥因子而被鑒定出來。在炎癥反應(yīng)或病毒入侵激發(fā)的免疫反應(yīng)中，IP-10表達(dá)的上調(diào)大部分是由IFN-介導(dǎo)的，但我們的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：MRP14刺激THP-1細(xì)胞后，IFN-表達(dá)水平并未出現(xiàn)明顯提高而IP-10表達(dá)量增加，這說明MRP-14介導(dǎo)的IP-10上調(diào)與IFN-無關(guān)，是以IFN-非依賴性的機(jī)制而完成的。有文獻(xiàn)報(bào)道MRP14所在S100鈣結(jié)合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎癥狀態(tài)下可通過RAGE受體促進(jìn)IP-10的表達(dá)上調(diào)。MRP14也是RAGE的特異性配體，所以我們推測MRP14可能是通過其作為RAGE的特異性配體激活RAGE介導(dǎo)IP-10表達(dá)上調(diào)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可溶性晚期糖基化終產(chǎn)物受體(sRAGE)明顯抑制了MRP14誘導(dǎo)的IP-10表達(dá)上調(diào)，這一現(xiàn)象表明IP-10表達(dá)的上調(diào)可能是由RAGE受體所介導(dǎo)的。迄今已知的MRP14受體還包括CD36和TLR-4，在MRP14刺激下，它們也可能被激活參與IP-10表達(dá)調(diào)控，因此，這條通路中細(xì)胞外信號受體的鑒定有待進(jìn)一步研究。 蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析表明，MRP14蛋白存在兩個鈣離子結(jié)合基序，即EF hand-1和EF hand-2，這樣的結(jié)構(gòu)說明其在發(fā)揮早期炎癥因子功能時，可能與鈣離子有關(guān)，而鈣離子作為一種細(xì)胞內(nèi)、外廣泛存在的信息物質(zhì)在炎癥反應(yīng)的調(diào)控中起到不可替代的作用。用重組的MRP14各段基序?qū)?xì)胞進(jìn)行刺激，發(fā)現(xiàn)兩個鈣離子結(jié)合基序均能顯著提高IP-10的表達(dá)量，這一現(xiàn)象表明MRP14對IP-10表達(dá)的調(diào)控作用可能是鈣離子依賴性的。 揭示MRP14調(diào)控IP-10表達(dá)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路對于認(rèn)識IP-10表達(dá)的分子機(jī)制有著重要的意義。文獻(xiàn)報(bào)道MRP14 能夠激活p38 MAPK（mitogen-activated kinase）通路，但本研究發(fā)現(xiàn)p38 MAPK通路抑制劑SB203580并不能顯著抑制IP-10的表達(dá)。因此，我們又采用了多種信號通路抑制劑觀察其對IP-10表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)JNK、JAK3和NF-κB抑制劑均能顯著抑制MRP-14誘導(dǎo)的IP-10的表達(dá)，說明JNK、JAK-STAT和NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路均參與了IP-10的誘導(dǎo)表達(dá)。這些結(jié)果使我們對參與MRP14介導(dǎo)IP-10表達(dá)上調(diào)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有了初步的認(rèn)識，然而，JNK、JAK3以及NF-κB通路如何共同作用，調(diào)控MRP14誘導(dǎo)的IP-10基因表達(dá)尚有待進(jìn)一步研究。 本研究提出MRP14誘導(dǎo)IP-10表達(dá)的信號通路調(diào)控模型：MRP14與細(xì)胞膜表面RAGE受體結(jié)合，通過細(xì)胞內(nèi)IFN-γ非依賴性途徑激活JNK、JAK3和NF-κB三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而共同參與IP-10的表達(dá)調(diào)控。對于MRP14活化的信號通路的研究已有很多，但對其認(rèn)識還不足，研究手段也很有限。本研究揭示了MRP14誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞釋放IP-10的信號機(jī)制，為有效控制MRP14誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)提供了新的思路。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- MRP14的生物學(xué)功能涉及蛋白質(zhì)磷酸化、調(diào)節(jié)鈣離子穩(wěn)態(tài)，以及參與炎癥反應(yīng)等。IP-10是CXC類重要的趨化因子家族成員，在機(jī)體發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。我室前期研究工作發(fā)現(xiàn)，MRP14蛋白能夠有效誘導(dǎo)IP-10的高水平表達(dá)?；谝陨险J(rèn)識，本研究采用高通量的LiquiChip液相芯片系統(tǒng)、RT-PCR、Western blot等技術(shù)，探討MRP14蛋白誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞表達(dá)IP-10的相關(guān)信號機(jī)制。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 我們的研究首次發(fā)現(xiàn)MRP14蛋白能夠以濃度和時間依賴性方式有效誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10的表達(dá)，并對其具體的信號分子機(jī)制進(jìn)行了探討，MRP14通過IFN-γ非依賴性途徑以時間和濃度依賴性方式誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10的表達(dá)；MRP14通過與細(xì)胞膜表面RAGE受體結(jié)合，激活JNK、JAK3和NF-κB三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而共同調(diào)控IP-10的表達(dá)。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究揭示了MRP14誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞釋放IP-10的信號機(jī)制，為有效控制MRP14誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)提供了新的思路。同時對于各種炎癥反應(yīng)性疾病的臨床治療及治療靶點(diǎn)的選用提供了新的方向。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目的: 探討MRP14誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞表達(dá)IP-10的信號機(jī)制。方法: THP-1細(xì)胞預(yù)先用不同刺激處理后，LiquiChip液相蛋白芯片系統(tǒng)檢測IP-10蛋白表達(dá)水平；RT-PCR方法檢測IP-10 mRNA水平變化；Western blot方法檢測激酶磷酸化水平。結(jié)論：MRP14通過IFN-非依賴性途徑以時間和濃度依賴性方式誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10的表達(dá)；MRP14通過與細(xì)胞膜表面RAGE受體結(jié)合，激活JNK、JAK3和NF-κB三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而共同調(diào)控IP-10的表達(dá)。本研究首次鑒定了MRP14誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10表達(dá)的相關(guān)的信號通路，為有效控制MRP14誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)提供了新的思路和新的藥物作用靶位。
獲獎情況
- 本作品曾在第十屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù) 科技作品競賽中獲得特等獎。
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- 基因克隆、蛋白純化、LiquiChip液相芯片系統(tǒng)、RT-PCR、免疫印跡
同類課題研究水平概述
- MRP14生物學(xué)功能豐富，涉及蛋白質(zhì)磷酸化、細(xì)胞骨架建立、鈣離子穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)、細(xì)胞生長分化，以及炎癥反應(yīng)等，在多種疾病中都有高表達(dá)，其潛在應(yīng)用價值已逐漸顯現(xiàn)出來，成為近年來科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。研究者們陸續(xù)鑒定出MRP14的一些細(xì)胞表面受體，包括晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products, RAGE）、toll樣受體（toll-like receptor, TLR）家族成員等。IP-10是體內(nèi)介導(dǎo)炎癥和免疫反應(yīng)重要的趨化因子，通過細(xì)胞膜表面特異性受體CXCR3發(fā)揮重要的生物學(xué)功能，殺滅微生物、抗病毒、抗腫瘤、介導(dǎo)Th1型免疫反應(yīng)等。前期研究發(fā)現(xiàn)，MRP14與IP-10在多種炎癥免疫相關(guān)的疾病中都有高水平的表達(dá)，包括膿毒癥、慢性糖尿病、腫瘤、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道MRP14所在S100鈣結(jié)合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎癥狀態(tài)下促進(jìn)IP-10的表達(dá)水平上調(diào)，從而為糖尿病狀態(tài)下IP-10表達(dá)上調(diào)提出了新的調(diào)控機(jī)制。這些研究提示MRP14與IP-10的表達(dá)可能存在密切關(guān)系。 我們的研究首次發(fā)現(xiàn)MRP14能夠以濃度和時間依賴性方式誘導(dǎo)THP-1細(xì)胞IP-10的高水平表達(dá)，并且提出了MRP14誘導(dǎo)IP-10表達(dá)的信號通路調(diào)控模型：MRP14與細(xì)胞膜表面RAGE受體結(jié)合，通過細(xì)胞內(nèi)IFN-γ非依賴性途徑激活JNK、JAK3和NF-κB三條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而共同參與IP-10的表達(dá)調(diào)控，這一研究結(jié)果為有效控制MRP14誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)提供了新的思路。
