谷氨酰胺调控猪肠道抗病毒天然免疫的分子机制
发布时间：2021-04-01 05:12
天然免疫在人和动物机体稳态中发挥重要作用。近年来维生素,植物提取物,营养素如氨基酸等在调节免疫方面的研究越来越引起重视。谷氨酰胺,作为体内含量最丰富的氨基酸,在生物体内具有很多的生理功能。然而关于谷氨酰胺是否调节天然免疫及其潜在机制的研究知之甚少。本研究以猪肠上皮细胞（IPECJ2）为研究模型,荧光定量的结果表明谷氨酰胺处理后RIG-I（P<0.01）和IFNβ（P<0.01）基因的表达显著上调。抗病毒实验表明谷氨酰胺使病毒复制和病毒滴度均减弱。进一步探究谷氨酰胺抗病毒的分子机制,Western blot结果显示谷氨酰胺激活了TBK1和IRF3。此外,分别通过构建IRF3敲低细胞系和使用TBK1的抑制剂进行实验,结果均表明RIG-I和IFNβ基因表达下调。由于mTORC1在氨基酸感知信号通路中的重要作用,我们对mTORC1是否参与谷氨酰胺激活的抗病毒信号通路进行探究。通过Western blot检测到mTORC1下游蛋白s6k的磷酸化,使用mTORC1的抑制剂和构建mTORC1的敲低细胞系均显著减弱谷氨酰胺对RIG-I和IFNβ基因上调的作用。这些结果证明了mTORC1确实...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RIG-I-MAVS信号通路（Rashu，2006）
硕士学位论文8肠癌细胞系Caco-2中，谷氨酰胺剥夺显著降低了多种紧密连接蛋白的表达，包括claudin-1,occludin和ZO-1[60]。在Caco-2细胞中，谷氨酰胺的缺乏激活了PI3K/Akt途径，从而导致claudin-1表达和跨细胞电阻（TEER）降低。相反，补充谷氨酰胺减少了PI3K/Akt途径的激活，从而逆转了细胞中claudin-1的表达，这表明补充谷氨酰胺可以调节紧密连接蛋白的磷酸化状态，而紧密连接的正常形成是由occludin和ZO-1的磷酸化控制的[61-63]。谷氨酰胺通过以下几种方式促进肠道细胞的增殖：（1）谷氨酰胺通过氧化供能提供ATP，用于肠道离子运输、促进细胞生长和迁移[49]。（2）作为DNA合成原料的嘌呤和嘧啶核苷酸，其合成的前体是谷氨酰胺，因此在细胞增殖过程至关重要[41]。（3）谷氨酰胺是用于生产细胞环境中的抗氧化剂谷胱甘肽的主要底物[54]。（4）谷氨酰胺上调鸟苷酸脱羧酶（ODC）的表达，将鸟氨酸转化为DNA和蛋白质合成所需的多胺[52]。（5）谷氨酰胺刺激热休克蛋白的表达，以促进细胞存活[64]。（6）谷氨酰胺调节细胞增殖的细胞信号传导途径。例如有研究表明：添加生理水平的谷氨酰胺（0.5和2mM）会增加蛋白质合成并抑制肠上皮细胞中的蛋白质降解，从而导致细胞增殖增强[65]。总结来说谷氨酰胺在促进肠细胞增值和肠道紧密连接方面意义重大，具体相关的过程如下图1-2所示。图1-2.谷氨酰胺在肠上皮细胞中发挥重要作用（GuoyaoWu,2015）Figure1-2.Glutamineplaysimportantrolesinintestinalepithelialcells（GuoyaoWu,2015）
硕士学位论文12图1-2.mTORC1感知氨基酸的信号通路机制（Sabatini,2014）Figure1-2.ThemechanistictargetofrapamycincomplexI(mTORC1)aminoacidsensingpathway（Sabatini，2017）近年来的研究表明对于亮氨酸和精氨酸来说，激活mTORC1信号通路需要依赖于Rag-GTPase、Ragulator、v-ATPase，然而谷氨酰胺激活mTORC1的方式不需要Rag-GTPase，但是需要Arf1GTPase[90]。除此之外谷氨酰胺通过mTORC1信号通路调控细胞增值和细胞自噬，具体的相关机制如图1-3。图1-3.谷氨酰胺通过mTORC1信号通路调控细胞增值和细胞自噬（GuoyaoWu,2015）Figure1-3.signalingpathwayofglutamine-mediatedcellgrowthandautophagybymTORpathway（GuoyaoWu,2015）
【参考文献】：
期刊论文
[1]16种中药体外抗猪繁殖与呼吸综合征病毒作用的研究[J]. 冼琼珍,王丙云,伍盛鋆,黎玉莲,陈胜锋,陈志胜,计慧琴,何永明. 中国畜牧兽医. 2014(02)
[2]The biological stress of early weaned piglets[J]. Joy M Campbell,Joe D Crenshaw,Javier Polo. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2013(02)
[3]Caspase Family Proteases and Apoptosis[J]. Ting-Jun FAN Li-Hui HAN Ri-Shan CONG Jin LIANG College of Marine Life Sciences,Division of Life Science and Technology,Ocean University of China,Qingdao 266003,China;College of Chemistry & Chemical Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 2005(11)
[4]MAPK signal pathways in the regulation of cell proliferation in mammalian cells[J]. WEI ZHANG, Hui Tu LIU The Key Laboratory of Cell Proliferation and Regulation Biology of Ministry of Education, College of Life Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China. Cell Research. 2002(01)
本文编号：3112733
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RIG-I-MAVS信号通路（Rashu，2006）
硕士学位论文8肠癌细胞系Caco-2中，谷氨酰胺剥夺显著降低了多种紧密连接蛋白的表达，包括claudin-1,occludin和ZO-1[60]。在Caco-2细胞中，谷氨酰胺的缺乏激活了PI3K/Akt途径，从而导致claudin-1表达和跨细胞电阻（TEER）降低。相反，补充谷氨酰胺减少了PI3K/Akt途径的激活，从而逆转了细胞中claudin-1的表达，这表明补充谷氨酰胺可以调节紧密连接蛋白的磷酸化状态，而紧密连接的正常形成是由occludin和ZO-1的磷酸化控制的[61-63]。谷氨酰胺通过以下几种方式促进肠道细胞的增殖：（1）谷氨酰胺通过氧化供能提供ATP，用于肠道离子运输、促进细胞生长和迁移[49]。（2）作为DNA合成原料的嘌呤和嘧啶核苷酸，其合成的前体是谷氨酰胺，因此在细胞增殖过程至关重要[41]。（3）谷氨酰胺是用于生产细胞环境中的抗氧化剂谷胱甘肽的主要底物[54]。（4）谷氨酰胺上调鸟苷酸脱羧酶（ODC）的表达，将鸟氨酸转化为DNA和蛋白质合成所需的多胺[52]。（5）谷氨酰胺刺激热休克蛋白的表达，以促进细胞存活[64]。（6）谷氨酰胺调节细胞增殖的细胞信号传导途径。例如有研究表明：添加生理水平的谷氨酰胺（0.5和2mM）会增加蛋白质合成并抑制肠上皮细胞中的蛋白质降解，从而导致细胞增殖增强[65]。总结来说谷氨酰胺在促进肠细胞增值和肠道紧密连接方面意义重大，具体相关的过程如下图1-2所示。图1-2.谷氨酰胺在肠上皮细胞中发挥重要作用（GuoyaoWu,2015）Figure1-2.Glutamineplaysimportantrolesinintestinalepithelialcells（GuoyaoWu,2015）
硕士学位论文12图1-2.mTORC1感知氨基酸的信号通路机制（Sabatini,2014）Figure1-2.ThemechanistictargetofrapamycincomplexI(mTORC1)aminoacidsensingpathway（Sabatini，2017）近年来的研究表明对于亮氨酸和精氨酸来说，激活mTORC1信号通路需要依赖于Rag-GTPase、Ragulator、v-ATPase，然而谷氨酰胺激活mTORC1的方式不需要Rag-GTPase，但是需要Arf1GTPase[90]。除此之外谷氨酰胺通过mTORC1信号通路调控细胞增值和细胞自噬，具体的相关机制如图1-3。图1-3.谷氨酰胺通过mTORC1信号通路调控细胞增值和细胞自噬（GuoyaoWu,2015）Figure1-3.signalingpathwayofglutamine-mediatedcellgrowthandautophagybymTORpathway（GuoyaoWu,2015）
【参考文献】：
期刊论文
[1]16种中药体外抗猪繁殖与呼吸综合征病毒作用的研究[J]. 冼琼珍,王丙云,伍盛鋆,黎玉莲,陈胜锋,陈志胜,计慧琴,何永明. 中国畜牧兽医. 2014(02)
[2]The biological stress of early weaned piglets[J]. Joy M Campbell,Joe D Crenshaw,Javier Polo. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2013(02)
[3]Caspase Family Proteases and Apoptosis[J]. Ting-Jun FAN Li-Hui HAN Ri-Shan CONG Jin LIANG College of Marine Life Sciences,Division of Life Science and Technology,Ocean University of China,Qingdao 266003,China;College of Chemistry & Chemical Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China. Acta Biochimica et Biophysica Sinica. 2005(11)
[4]MAPK signal pathways in the regulation of cell proliferation in mammalian cells[J]. WEI ZHANG, Hui Tu LIU The Key Laboratory of Cell Proliferation and Regulation Biology of Ministry of Education, College of Life Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China. Cell Research. 2002(01)
本文编号：3112733
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