基于蛋白质组和磷酸化修饰组学研究双氢青蒿素调节脾脏免疫的分子机制

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青蒿素是从菊科植物黄花蒿中提取的一种新型倍半萜内酯,是一种速效、低毒的抗疟药物。双氢青蒿素(Dihydroartemisinin,DHA)是青蒿素的衍生物。DHA除了具有抗疟作用外,还具有显著地免疫调节作用。然而,潜在的作用机理尚不明确。本实验拟采用DHA为实验药物,对其在小鼠脾脏免疫调节作用的分子机制进行了初步研究。本研究利用流式细胞术对DHA灌胃处理后的BALB/c小鼠的脾脏进行免疫细胞亚群的分析。鉴于前期实验发现蛋白质发生磷酸化修饰后可以引起蛋白质活性及功能的改变,从而调控细胞的增殖,所以本课题以蛋白质组学和磷酸化修饰组学联合分析为切入点,利用Western blotting、显著性差异蛋白质表达量验证、免疫组化、Brd U标记的增殖分析等实验对组学产生的结果进行了验证。结果显示小鼠经DHA灌胃后,脾脏重量和体积与给药天数呈正相关。与对照组相比,DHA显著性诱导脾脏总CD8+T细胞比例先升高后降低。DHA诱导的脾脏总CD4+T细胞、中性粒细胞和细胞毒T细胞比例上升与给药天数呈正相关。Brd U的实验进一步证实了上述结果,即DHA能够显著性诱导脾脏中CD8+T、CD4+T和CD25+T细胞增殖。为了进一步阐明DHA诱导的免疫调节分子机制,我们采用蛋白质组学进行分析,结果发现DHA实验组小鼠体内细胞周期信号通路显著的被激活,其中细胞周期蛋白依赖激酶1(Cyclin-dependent kinase 1,CDK 1)升高2倍、CDK2升高2.676倍、微小染色体维持蛋白2(Minichromosome Maintenance proteins 2,MCM 2)升高2.916倍、细胞核内分裂增殖相关蛋白Ki67升高532倍、增殖细胞核抗原(Proliferating cell nuclear antigen,PCNA)升高3.123倍。GO分析结果表明DHA显著性的上调了核糖体相关信号通路,KEGG结果表明DHA激活了细胞周期信号通路。使用磷酸化蛋白质组学对DHA处理组和对照组小鼠分析结果表明DHA处理后显著性激活了丝裂原激活的蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)相关通路中关键激酶活性。最后泛磷酸化抗体验证实验再次证明了磷酸化蛋白质组学的实验结果。为了进一步解析MAPK信号通路在DHA介导的细胞周期激活的分子机制,本课题使用了MAPK特异性抑制剂SB203580对MAPK信号通路进行了抑制。结果表明抑制剂能够抑制DHA诱导的细胞周期信号通路激活。综上所述,本课题研究发现DHA通过诱导MAPK-AP-1信号通路中关键蛋白质(CDKs和MAPK)的磷酸化,选择性地诱导脾T细胞亚群的扩增,从而调节脾脏细胞免疫应答。本课题的研究结果可为深入研究DHA介导的免疫调节机制提供了一定的理论基础。
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