基本信息
- 项目名称：
- MRP14诱导THP-1细胞干扰素诱导蛋白10表达的信号机制研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 髓样相关蛋白14（myeloid-related protein-14，MRP14），又名S100A9，属于钙结合蛋白S100家族成员之一。其生物学功能丰富，在多种疾病中都有高表达，是近年来科学家关注的热点。IP-10是体内介导炎症和免疫反应重要的趋化因子，通过细胞膜表面特异性受体CXCR3发挥重要的生物学功能。前期研究发现，MRP14与IP-10在多种炎症免疫相关的疾病中都有高水平的表达，包括脓毒症、慢性糖尿病、肿瘤、风湿性关节炎等。此外，有文献报道MRP14所在S100钙结合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎症状态下促进IP-10的表达水平上调，从而为糖尿病状态下IP-10表达上调提出了新的调控机制。这些研究提示MRP14与IP-10的表达可能存在密切关系。 我们的研究首次发现MRP14蛋白能够有效诱导THP-1细胞干扰素诱导蛋白-10（interferon-- inducible protein，IP-10）的表达，并采用高通量的LiquiChip液相芯片系统、反转录聚合酶链反应（RT-PCR）、Western blot等技术对其具体的信号分子机制进行了探讨。研究结果表明：MRP14通过IFN-γ非依赖性途径以时间和浓度依赖性方式诱导THP-1细胞IP-10的表达；MRP14通过与细胞膜表面RAGE受体结合，激活c-Jun 氨基末端激酶（JNK）、JAK3和NF-κB三条信号转导通路，从而共同调控IP-10的表达。本研究为有效控制MRP14诱导的炎症反应提供了新的思路，同时对于各种炎症反应性疾病的临床治疗及治疗靶点的选用提供了新的方向。
- 详细介绍：
- MRP14作为钙离子结合蛋白S100家族成员，其生物学功能丰富，在多种疾病中都有高表达，其潜在应用价值已逐渐显现出来，成为近年来科学家关注的热点。研究者们陆续鉴定出MRP14的一些细胞表面受体，包括晚期糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation end products, RAGE）、toll样受体（toll-like receptor, TLR）家族成员等。IP-10是体内介导炎症和免疫反应重要的趋化因子，通过细胞膜表面特异性受体CXCR3发挥重要的生物学功能。前期研究发现，MRP14与IP-10在多种炎症免疫相关的疾病中都有高水平的表达，包括脓毒症、慢性糖尿病、肿瘤、风湿性关节炎等。此外，有文献报道MRP14所在S100钙结合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎症状态下促进IP-10的表达水平上调，从而为糖尿病状态下IP-10表达上调提出了新的调控机制。这些研究提示MRP14与IP-10的表达可能存在密切关系。 本研究使用液相蛋白芯片系统( LiquiChip assay system)，检测了MRP14 刺激后的THP-1细胞培养上清中IP-10的含量，结果发现MRP14能够以浓度和时间依赖性方式诱导THP-1细胞IP-10的高水平表达。IP-10是体内一种重要的趋化因子，最早是作为IFN-诱导产生的炎症因子而被鉴定出来。在炎症反应或病毒入侵激发的免疫反应中，IP-10表达的上调大部分是由IFN-介导的，但我们的研究结果发现：MRP14刺激THP-1细胞后，IFN-表达水平并未出现明显提高而IP-10表达量增加，这说明MRP-14介导的IP-10上调与IFN-无关，是以IFN-非依赖性的机制而完成的。有文献报道MRP14所在S100钙结合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎症状态下可通过RAGE受体促进IP-10的表达上调。MRP14也是RAGE的特异性配体，所以我们推测MRP14可能是通过其作为RAGE的特异性配体激活RAGE介导IP-10表达上调，实验结果表明可溶性晚期糖基化终产物受体(sRAGE)明显抑制了MRP14诱导的IP-10表达上调，这一现象表明IP-10表达的上调可能是由RAGE受体所介导的。迄今已知的MRP14受体还包括CD36和TLR-4，在MRP14刺激下，它们也可能被激活参与IP-10表达调控，因此，这条通路中细胞外信号受体的鉴定有待进一步研究。 蛋白质晶体结构分析表明，MRP14蛋白存在两个钙离子结合基序，即EF hand-1和EF hand-2，这样的结构说明其在发挥早期炎症因子功能时，可能与钙离子有关，而钙离子作为一种细胞内、外广泛存在的信息物质在炎症反应的调控中起到不可替代的作用。用重组的MRP14各段基序对细胞进行刺激，发现两个钙离子结合基序均能显著提高IP-10的表达量，这一现象表明MRP14对IP-10表达的调控作用可能是钙离子依赖性的。 揭示MRP14调控IP-10表达的信号转导通路对于认识IP-10表达的分子机制有着重要的意义。文献报道MRP14 能够激活p38 MAPK（mitogen-activated kinase）通路，但本研究发现p38 MAPK通路抑制剂SB203580并不能显著抑制IP-10的表达。因此，我们又采用了多种信号通路抑制剂观察其对IP-10表达的影响，结果发现JNK、JAK3和NF-κB抑制剂均能显著抑制MRP-14诱导的IP-10的表达，说明JNK、JAK-STAT和NF-κB信号转导通路均参与了IP-10的诱导表达。这些结果使我们对参与MRP14介导IP-10表达上调的信号转导通路有了初步的认识，然而，JNK、JAK3以及NF-κB通路如何共同作用，调控MRP14诱导的IP-10基因表达尚有待进一步研究。 本研究提出MRP14诱导IP-10表达的信号通路调控模型：MRP14与细胞膜表面RAGE受体结合，通过细胞内IFN-γ非依赖性途径激活JNK、JAK3和NF-κB三条信号转导通路，从而共同参与IP-10的表达调控。对于MRP14活化的信号通路的研究已有很多，但对其认识还不足，研究手段也很有限。本研究揭示了MRP14诱导THP-1细胞释放IP-10的信号机制，为有效控制MRP14诱导的炎症反应提供了新的思路。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- MRP14的生物学功能涉及蛋白质磷酸化、调节钙离子稳态，以及参与炎症反应等。IP-10是CXC类重要的趋化因子家族成员，在机体发挥着重要的生物学功能。我室前期研究工作发现，MRP14蛋白能够有效诱导IP-10的高水平表达。基于以上认识，本研究采用高通量的LiquiChip液相芯片系统、RT-PCR、Western blot等技术，探讨MRP14蛋白诱导THP-1细胞表达IP-10的相关信号机制。
科学性、先进性及独特之处
- 我们的研究首次发现MRP14蛋白能够以浓度和时间依赖性方式有效诱导THP-1细胞IP-10的表达，并对其具体的信号分子机制进行了探讨，MRP14通过IFN-γ非依赖性途径以时间和浓度依赖性方式诱导THP-1细胞IP-10的表达；MRP14通过与细胞膜表面RAGE受体结合，激活JNK、JAK3和NF-κB三条信号转导通路，从而共同调控IP-10的表达。
应用价值和现实意义
- 本研究揭示了MRP14诱导THP-1细胞释放IP-10的信号机制，为有效控制MRP14诱导的炎症反应提供了新的思路。同时对于各种炎症反应性疾病的临床治疗及治疗靶点的选用提供了新的方向。
学术论文摘要
- 目的: 探讨MRP14诱导THP-1细胞表达IP-10的信号机制。方法: THP-1细胞预先用不同刺激处理后，LiquiChip液相蛋白芯片系统检测IP-10蛋白表达水平；RT-PCR方法检测IP-10 mRNA水平变化；Western blot方法检测激酶磷酸化水平。结论：MRP14通过IFN-非依赖性途径以时间和浓度依赖性方式诱导THP-1细胞IP-10的表达；MRP14通过与细胞膜表面RAGE受体结合，激活JNK、JAK3和NF-κB三条信号转导通路，从而共同调控IP-10的表达。本研究首次鉴定了MRP14诱导THP-1细胞IP-10表达的相关的信号通路，为有效控制MRP14诱导的炎症反应提供了新的思路和新的药物作用靶位。
获奖情况
- 本作品曾在第十届“挑战杯”广东大学生课外学术 科技作品竞赛中获得特等奖。
鉴定结果
参考文献
- 基因克隆、蛋白纯化、LiquiChip液相芯片系统、RT-PCR、免疫印迹
同类课题研究水平概述
- MRP14生物学功能丰富，涉及蛋白质磷酸化、细胞骨架建立、钙离子稳态调节、细胞生长分化，以及炎症反应等，在多种疾病中都有高表达，其潜在应用价值已逐渐显现出来，成为近年来科学家关注的热点。研究者们陆续鉴定出MRP14的一些细胞表面受体，包括晚期糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation end products, RAGE）、toll样受体（toll-like receptor, TLR）家族成员等。IP-10是体内介导炎症和免疫反应重要的趋化因子，通过细胞膜表面特异性受体CXCR3发挥重要的生物学功能，杀灭微生物、抗病毒、抗肿瘤、介导Th1型免疫反应等。前期研究发现，MRP14与IP-10在多种炎症免疫相关的疾病中都有高水平的表达，包括脓毒症、慢性糖尿病、肿瘤、风湿性关节炎等。此外，有文献报道MRP14所在S100钙结合蛋白家族中的S100b蛋白在糖尿病慢性炎症状态下促进IP-10的表达水平上调，从而为糖尿病状态下IP-10表达上调提出了新的调控机制。这些研究提示MRP14与IP-10的表达可能存在密切关系。 我们的研究首次发现MRP14能够以浓度和时间依赖性方式诱导THP-1细胞IP-10的高水平表达，并且提出了MRP14诱导IP-10表达的信号通路调控模型：MRP14与细胞膜表面RAGE受体结合，通过细胞内IFN-γ非依赖性途径激活JNK、JAK3和NF-κB三条信号转导通路，从而共同参与IP-10的表达调控，这一研究结果为有效控制MRP14诱导的炎症反应提供了新的思路。
