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目的:髓样分化蛋白-2(MD-2)是最近些年发现的分泌型糖蛋白,其在结构上具有两个相对独立的功能结构域,促使它能直接与脂多糖(LPS)结合。MD-2作为天然免疫识别过程的重要调控分子,可能成为炎症性疾病治疗的新靶点。视网膜缺血再灌注损伤与TLR4/MD-2信号通路释放的炎症因子紧密相连。本课题既筛选出高效、特异靶向性MD-2小分子抑制剂后,建立稳定的以MD-2蛋白为靶点的小分子抑制剂筛选体系。同时探讨TLR4-MD-2在视网膜缺血再灌注中氧化和炎症损伤的分子机理。明确MD-2在TBHP引起的氧化和炎症中的重要作用。 方法: 1.重组人髓样分化蛋白(MD-2)制备获得和鉴定 将测序鉴定序列正确的MD-2重组质粒,转化至大肠杆菌BL21(DE3),利用卡那霉素抗性筛选出转化子。用IPTG分别诱导表达重组蛋白,得出最佳的表达条件,确定蛋白表达形式。确定蛋白以包涵体形式表达后,梯度尿素溶液透析复性,Ni亲和层析法分离纯化蛋白。250mM咪唑洗脱目的蛋白后,将目的蛋白除盐浓缩,分装冻存备用。并将重组MD-2蛋白western bloting鉴定。 2.重组MD-2活性检测和建立化合物靶点确定 通过ELISA实验来验证重组MD-2的活性。通过测定吸光度OD值计算LPS与MD-2结合率。利用蛋白质荧光探针Bis-ANS能与MD-2疏水区结合后产生荧光,计算吸光度OD值判别重组MD-2活性。以上两个实验来验证重组蛋白的活性之后,将重组蛋白预先与化合物先孵育,再将蛋白与化合物的复合物与LPS结合,重复上述Elisa和Bis-ANS荧光结合实验,筛选出有效化合物L2H17。最后在细胞层面上,利用流式细胞仪检测细胞表面荧光的方法,确定化合物L2H17药效。证明化合物能竞争性与MD-2结合。 3.MD-2抑制剂保护视网膜缺血再灌注损伤体内体外机制 在RIR模型中,检测再灌注1,3,7天后,视网膜形态和功能变化,阐述L2H17体内疗效。其次,对RIR模型后,视网膜CD68免疫组化染色和TUNEL凋亡检测,研究L2H17体内作用机制。细胞层面上,以TBHP在RPE细胞内模拟氧化损伤过程。首先检测了L2H17对RPE细胞增殖的影响。其次通过Hoechst和流式凋亡实验检测L2H17的抗凋亡作用。此后,通过测定细胞SOD和ROS含量,阐述L2H17抗氧化作用,再者用QPCR和Elisa检测了促炎因子的释放,阐述L2H17在炎症上作用。接下来,通过Western Bloting检测了L2H17对TBHP诱导的TLR4信号通路的影响。免疫共沉淀法验证MD-2是否参与TBHP诱导的TLR4的激活。最后,用siRNA沉默细胞内MD-2,验证MD-2其中作用。 结果: 1.重组MD-2蛋白成功获得 250mm咪唑洗脱后,SDS凝胶电泳结果显示,经亲和纯化后目的蛋白的纯度达到70-80%以上。 2.重组MD-2鉴定正确且具有生物学活性,建立了稳定可靠的化合物筛选体系 重组MD-2蛋白western bloting鉴定结果得阳性。Elisa结果显示结果重组蛋白具有生物学活性,化合物L2H17能够与MD-2蛋白结合,以此竞争性阻断了MD-2与LPS的结合。与此结果一致,荧光结合实验表明重组MD-2蛋白与10μM bis-ANS共孵育后,与空白组相比,480nm荧光值也上升至200-300。并随着L2H17浓度的增加,480nm荧光值也逐渐在减弱,这表明化合物L2H17能够特异性地与MD-2蛋白相结合。流式结果显示而且随着L2H17浓度增加,荧光强度逐渐减弱,表示L2H17竞争性阻断了细胞表面MD-2与LPS的结合。这表明我们的化合物L2HI7是特异性MD-2抑制剂。 3.MD-2抑制剂保护视网膜缺血再灌注损伤 体内实验中,RIR造成视网膜RGCs层细胞数目减少,结构紊乱,而且INL层厚度不正常,L2H17给药组能明显增加RGCs层细胞数目,使INL层厚度恢复正常。在视网膜功能上,L2H17也能起到明显恢复作用。体外细胞实验中,L2H17能通过抑制细胞凋亡,而表现出细胞增殖。能增加细胞内SOD活性,减少ROS的产生,并且抑制TBHP诱导引起的促炎因子的释放。TBHP刺激后,能激活细胞内TLR4-NF-κB信号通路,而L2H17能不仅能抑制TLR4以及下游的MAPK蛋白,还能抑制NF-κB的激活,减少凋亡相关蛋白Bax,Caspase-3的表达。IP实验证明MD-2参与TBHP诱导的TLR4的激活。SiRNA结果与L2H17结果一致。 结论: 1.成功表达纯化MD-2蛋白,但仍可以优化纯化条件,得到更高活性和纯度的重组蛋白。 2.Elisa结合实验,荧光结合实验和LPS-FITC结合实验证明L2H17是MD-2特异抑制剂,证明这三种方法的筛选体系的可行性。 3.成功构建视网膜缺血再灌注模型。L2H17能缓解视网膜缺血再灌注引起的炎症浸润和视网膜细胞的凋亡,对视网膜缺血再灌注损伤有明显的治疗作用。L2H17化合物具有良好的抗炎抗氧化作用。L2H17能够通过特异性抑制MD-2这个靶点,抑制TBHP引起的细胞凋亡,保护TBHP引起氧化和炎症损伤。 4.MD-2参与TBHP诱导的氧化过程,以此为靶点的小分子抑制剂有应用前景。