磷脂酶A2受体胞外CTLD结构域与多环芳烃相互作用研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yl198710310318
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特发性膜性肾病(Idiopathic membranous nephropathy,IMN)是一种抗体介导的肾小球疾病,属于器官特异性自身免疫性疾病(Autoimmune diseases,AD)。80%IMN患者呈现抗磷脂酶A2受体(Phospholipase A2 receptor,PLA2R)抗体阳性,而健康人及其他肾病患者表现为阴性,目前抗PLA2R抗体已成为临床诊断IMN的血清学标志物。抗PLA2R抗体结合肾小球足细胞表面的PLA2R并在原位形成免疫复合物沉积,引发炎症,破坏肾小球过滤屏障最终引发IMN。同其它AD一样,IMN也受环境和遗传两大因素的影响。全基因组关联研究表明IMN与PLA2R和HLA复合物II类中的单核苷酸多态性(SNP)显著关联,当结合SNP的疾病相关基因时患IMN的风险增加。一直以来研究人员致力于阐明人体自身免疫与SPN在IMN发病机制中的角色,而忽略了环境风险如何影响IMN的发病机制。随着工业化水平的提高,环境污染越来越受到关注,有研究表明环境因素中PM2.5浓度与IMN的发病率呈正相关,在PM2.5大于70μg/m~3的地区,PM2.5浓度每增加10μg/m~3,IMN的患病率就会增加14%。多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是PM2.5的重要有机组成成分,对肾脏具有毒性效应,易于累积在足细胞基底膜部位,在IMN患者的尿液中也已经检测到PAHs及PAHs的代谢物,因此PLA2R是PAHs潜在的毒性靶分子。为了探究PAHs与PLA2R胞外结构域的相互作用及其对肾小球足细胞上PLA2R的影响,本论文构建了人源PLA2R胞外CTLD单结构域的原核表达体系,我们首先探索了原核表达情况较好的CTLD1和CTLD2结构域同PAHs的相互作用。结合实验室现有条件,从美国环境保护署优先管控的9种PAHs中筛选出与CTLD单结构域相互作用最强的苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene,Ba P)用于后续研究。随后探索细胞水平PAHs对于肾小球足细胞上PLA2R的影响及毒性效应。首先,将人源PLA2R(Ncbi:NM_007366.5)基因密码子优化后连接到PET-28a载体上;将带有目的基因的重组质粒转化至表达宿主E.coli Shuffle T7低温诱导表达纯化,利用圆二色谱光谱分析CTLD1和CTLD2,两者圆二色光谱图均为β折叠结构,CTLD1和CTLD2变温圆二色分析,确定其TM值分别为52℃和67℃,荧光光谱化学稳定性分析表明CTLD1中点变性浓度为2.1×10-6mol/L Gdn HCl,CTLD2中点变性浓度为1.9×10-6mol/L Gdn HCl。其次,为探究环境因素-PAHs与潜在靶点PLA2R之间的相互作用,利用等温滴定量热法(Isothermal titration calorimetry,ITC)筛选出Ba P与CTLD2之间存在相互作用,结合实验室前期对于CTLD1与PAHs筛选的结果,进一步利用荧光光谱法分析CTLD1和CTLD2与Ba P相互作用机制,发现Ba P与CTLD1和CTLD2的KSV值分别为4.29×10~5L/mol和5.69×10~5L/mol;Ka值分别为1.39×10~5L/mol和4.54×10~4L/mol,n值分别为1.18和1.06,两者的结合位点约为1:1,CTLD1和CTLD2与Ba P孵育后两者的β折叠结构均有减少。最后,为探究细胞水平下Ba P对于IMN的毒性效应,成功分离原代小鼠淋巴细胞并模拟体内环境建立足细胞与淋巴细胞共同培养体系。流式细胞检测当足细胞暴露在1.0μg/m L Ba P时显示PLA2R与其抗体结合能力最强,表明Ba P在细胞层面影响了抗原与抗体之间的相互结合;炎症因子酶联免疫吸附试验法(ELISA)检测发现当足细胞PLA2R与Ba P结合后,细胞因子表达水平上调。综上,论文研究实现了PLA2R部分胞外结构域在原核体系下的高效表达,通过荧光光谱法表征了与CTLD1和CTLD2蛋白相互作用的PAHs,同时从细胞水平探究了PAHs诱导的IMN的发病机制。
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