长链双链RNA调控内源性免疫和慢性炎症的分子机制研究
本文选题:双链RNA + 抗病毒 ; 参考:《第四军医大学》2016年博士论文
【摘要】:双链RNA(dsRNA)是具有两条互补链的RNA,依据其碱基对长度,将长于30bp的dsRNA称为长链dsRNA。近二十年来研究发现短链dsRNA(30bp)在生命活动中起着重要作用,在真核细胞中主要以microRNA的形式调控基因的表达,对其调控机制的研究已经较为完整。microRNA的前体pre-microRNA是真核细胞中目前发现的一类长链dsRNA,而在病理过程中,细胞中也会出现大量长链dsRNA,目前对于这些长链dsRNA的作用机制尚不清楚。本课题分别针对外源性和内源性dsRNA及其生物学功能,通过建立相关的疾病模型,探讨了dsRNA是否以及如何参与疾病的病理过程,揭示了外源性和内源性dsRNA分别在抗病毒免疫应答和氧化应激引起的代谢紊乱中的调控机制。第一部分:靶向外源性dsRNA激活抗病毒固有免疫的分子机制研究病毒感染会导致宿主细胞内dsRNA大量产生。在哺乳动物细胞中,这些dsRNA会被一套特异的dsRNA受体识别成危险信号,其中主要的胞内受体是RLR家族受体。rlr受体可以识别并结合外源性的长链dsrna,并将其作为病原信号(pamps)通过死亡结构域传递给下游,激活干扰素介导的抗病毒信号通路,在严重感染时甚至激活细胞凋亡。本部分研究中,我们提出了一种新的抗病毒策略,即通过识别dsrna、并以类似于rlr受体的方式激活下游信号,诱导程序性坏死以快速清除被感染的细胞,从而达到广谱高效抗病毒的目的。我们首先运用分子生物学方法改构了rlr受体并将其命名为dscare,证明了被腺病毒(adv)和呼吸道合胞病毒(rsv)感染的a549细胞能被dscare快速杀伤。运用实时定量pcr、elisa和westernblotting等方法,我们发现虽然dscare没有激活细胞内ifn-β通路,但是促进了炎性因子il-1β的表达和分泌。通过经典的细胞死亡标志的分析,如细胞形态学检测、磷脂酰丝氨酸外翻、caspase活化、化学抑制剂阻断特定通路等,我们发现dscare主要通过激活细胞程序性坏死来杀死被感染的细胞而没有激活细胞凋亡。通过基因沉默和化学阻断的方式,发现dscare通过溶酶体蛋白组织蛋白酶d介导了necrosome复合物形成,继而激活程序性坏死通路,而通过rna干涉的方法证明了在这个通路中rip1和rip3都是dscare发挥抗病毒活性的重要分子。化学阻断细胞凋亡和程序性坏死的对照实验进一步表明,抑制剂nec-1通过抑制程序性坏死而阻断了dscare的抗病毒活性,抑制剂zvad阻断细胞凋亡则对dscare的抗病毒活性没有影响。研究结果表明,重组rlr受体dscare绕过了通常被激活的干扰素抗病毒途径,直接激活了程序性坏死通路,从而达到了快速杀伤被感染细胞的目的。这个机制的发现和提出为发展新的高效抗病毒药物提供了理论依据。第二部分:内源性dsrna调控血管内皮功能紊乱的分子机制研究在高血糖引起的血管病变过程中,氧化应激和炎症导致的血管内皮功能紊乱是主要发病诱因。虽然ambati等报道了在氧化应激和炎性状态下内源性dsrna会大量累积并对细胞产生毒性,但是dsrna在高血糖诱导的血管内皮病变过程中是否参与以及其生物学功能尚不清楚。本部分研究旨在探索内源性dsrna是否参与血管内皮细胞的氧化应激及功能紊乱,揭示内源性dsrna参与调控的信号通路。我们运用dsrna特异性抗体j2通过免疫组织化学的方法来检测可能在高血糖小鼠和高糖刺激的人脐静脉内皮细胞(huvec)细胞中产生的dsrna,结果显示在高血糖小鼠的胸主动脉血管内皮中和高糖刺激的HUVEC细胞中均有大量的dsRNA产生。通过免疫沉淀的方法,我们捕获了在高糖刺激的HUVEC细胞中产生的dsRNA,并通过构建文库和DNA测序的方法鉴定捕获到的dsRNA,发现这些dsRNA与Alu RNA Sc亚家族高度同源。我们通过基因克隆的方法构建了真核表达Alu RNA的重组质粒。运用实时定量PCR、ELISA、Western Blotting等方法,通过比较高糖刺激的HUVEC细胞与Alu RNA转染的HUVEC细胞的抗氧化酶系统和氧化应激标志物,我们在HUVEC细胞中检查了捕获到的dsRNA对内皮细胞功能的影响。结果显示,与高糖刺激的促氧化应激和促炎作用类似,Alu RNA过表达促进了活性氧簇(ROS)的产生,并且上调了IL-1β的表达和分泌,而且Alu RNA抑制了内皮细胞一氧化氮合酶eNOS和超氧化物歧化酶SOD2的表达。通过化学清除ROS和化学抑制NFκB的活化,我们发现Alu RNA通过促进ROS产生和激活NFκB来抑制抗氧化酶的表达;而通过构建Alu RNA的功能缺失突变体,我们发现Alu RNA对多种酶的表达抑制是依赖于Alu RNA在转录和翻译水平的负调控机制。我们的研究揭示了内源性dsRNA——Alu RNA在高糖刺激下在血管内皮细胞中大量积累的现象,阐述了内源性Alu RNA激活NFκB通路促进氧化应激和炎症,并通过NFκB通路、转录和(或)翻译水平两种方式负调控抗氧化酶eNOS和SOD2表达,从而进一步加重细胞内氧化应激这一分子机制。这些发现更新了对内皮细胞功能紊乱的调控机制的理解,提出了内源性dsRNA调控代谢紊乱类疾病的发生发展的新理论。
[Abstract]:Double stranded RNA (dsRNA) is a RNA with two complementary chains. According to its base pair length and 30bp dsRNA called long chain dsRNA. for nearly twenty years, it has been found that short chain dsRNA (30bp) plays an important role in life activities. In eukaryotic cells, the expression of the gene is regulated mainly in the form of microRNA, and the study of its regulation mechanism has been comparatively studied. The precursor pre-microRNA of the complete.MicroRNA is a class of long chain dsRNA found in eukaryotic cells, and a large number of long chain dsRNA will appear in the cells in the pathological process. The mechanism of the action of these long chain dsRNA is still unclear. This topic is aimed at exogenous and endogenous dsRNA and its biological functions, by establishing related diseases. The disease model, the study of whether and how dsRNA participates in the pathological process of the disease, reveals the regulatory mechanism of exogenous and endogenous dsRNA in the metabolic disorder caused by antiviral immune response and oxidative stress. Part 1: the molecular mechanism of targeting exogenous dsRNA to activate antiviral disease The intracellular dsRNA is produced in large quantities. In mammalian cells, these dsRNA can be identified as a dangerous signal by a set of specific dsRNA receptors, in which the main intracellular receptor is the RLR family receptor.Rlr receptor that recognizes and combines exogenous long chain dsRNA, and passes it as a pathogen signal (PAMPs) through the death domain to the downstream and activates the stem. In this part, we propose a new antiviral strategy for activating downstream signals by identifying dsRNA and activating downstream signals in a manner similar to the RLR receptor, inducing programmed necrosis to quickly remove infected cells and thus achieve broad-spectrum and efficient resistance. The purpose of the virus. We first modified the RLR receptor by molecular biology and named it dscare, proving that A549 cells infected by adenovirus (ADV) and respiratory syncytial virus (RSV) can be quickly killed by dscare. Using real-time quantitative PCR, ELISA, and westernblotting methods, we found that dscare did not activate intracellular if. N- beta pathway, but promotes the expression and secretion of the inflammatory factor IL-1 beta. Through the analysis of the classic cell death markers, such as cell morphological detection, phosphatidyl serine exotropion, caspase activation, chemical inhibitors block specific pathways, we found that dscare mainly killed the infected cells by activating cell programmed necrosis. There was activation of apoptosis. Through gene silencing and chemical blocking, dscare was found to mediate the formation of necrosome complexes through lysosomal protein cathepsin D and then activate the programmed necrosis pathway, and the RNA interference method proved that rip1 and RIP3 are important molecules of dscare to play antiviral activity in this pathway. A control experiment that blocked apoptosis and programmed necrosis further indicated that inhibitor nec-1 blocked the antiviral activity of dscare by inhibiting procedural necrosis. Inhibitor zVAD blocked apoptosis and had no effect on the antiviral activity of dscare. The results showed that the recombinant RLR receptor dscare bypassed the normally activated interferon. The antiviral pathway directly activates the programmed necrosis pathway to achieve the purpose of rapid killing of infected cells. The discovery of this mechanism provides a theoretical basis for the development of new highly effective antiviral drugs. The second part: the molecular mechanism of endogenous dsRNA regulation of vascular endothelial dysfunction in blood vessels caused by hyperglycemia Vascular endothelial dysfunction caused by oxidative stress and inflammation is the main cause of disease during the process of disease. Although ambati and other reports have reported the accumulation and toxicity of endogenous dsRNA in oxidative stress and inflammatory conditions, dsRNA is involved in the process of hyperglycemia induced vascular endothelial disease and its biological function. The purpose of this study is to explore whether endogenous dsRNA is involved in oxidative stress and dysfunction in vascular endothelial cells and to reveal the signaling pathways involved in the regulation of endogenous dsRNA. We use dsRNA specific antibody J2 to detect human umbilical vein endothelial cells in hyperglycemic mice and high glucose stimulated human umbilical veins by immunohistochemical method. The dsRNA produced in the cell (HUVEC) cells showed a large number of dsRNA production in the thoracic aorta endothelium of the hyperglycemic mice and in the high glucose stimulated HUVEC cells. By immunoprecipitation, we captured the dsRNA produced in the HUVEC cells stimulated by high glucose and identified by the construction of Library and DNA sequencing. The obtained dsRNA was found to be highly homologous to the Alu RNA Sc subfamily. We constructed a recombinant plasmid for the eukaryotic expression of Alu RNA by gene cloning. We used real-time quantitative PCR, ELISA, Western Blotting and other methods to compare the antioxidant enzyme system and oxidation response of the cells with high sugar stimulated HUVEC cells and transfected cells. We examined the effects of the captured dsRNA on endothelial cell function in HUVEC cells. The results showed that the overexpression of Alu RNA promoted the production of reactive oxygen clusters (ROS), increased the expression and secretion of IL-1 beta, and the Alu RNA inhibited nitric oxide in endothelial cells. The expression of synthase eNOS and superoxide dismutase SOD2. Through chemical removal of ROS and chemical inhibition of the activation of NF kappa B, we found that Alu RNA inhibits the expression of antioxidant enzymes by promoting ROS production and activating NF kappa B. The negative regulation mechanism of transcriptional and translation levels. Our study revealed the accumulation of endogenous dsRNA - Alu RNA in vascular endothelial cells stimulated by high glucose, and explained that endogenous Alu RNA activates NF kappa B pathway to promote oxidative stress and inflammation, and negatively regulates oxygen resistance through NF kappa B pathway, transtranslation and / or translation levels. The expression of enzyme eNOS and SOD2 further aggravates the molecular mechanism of intracellular oxidative stress. These discoveries update the understanding of the regulatory mechanism of endothelial dysfunction and suggest a new theory that endogenous dsRNA regulates the development of metabolic disorders.
【学位授予单位】:第四军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R3416
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 鲁慧英;Detection of hepatitis C virus RNA sequences in cholangiocarcinomas in Chinese and American patients[J];Chinese Medical Journal;2000年12期
2 ;Detection the HCV RNA by PCR-microplate hybridization method from clinical specimens[J];中国输血杂志;2001年S1期
3 付汉江,郑晓飞;类mRNA RNA研究进展[J];国外医学(分子生物学分册);2002年04期
4 Verheyden B ,徐其武;口服脊髓灰质炎疫苗核壳和RNA的稳定性[J];国外医学.预防.诊断.治疗用生物制品分册;2002年01期
5 CMBE译文组;探索小RNA的功能[J];现代临床医学生物工程学杂志;2004年03期
6 沈维干;RNA interference and its current application in mammals[J];Chinese Medical Journal;2004年07期
7 ;Potent and specific inhibition of SARS-CoV antigen expression by RNA interference[J];Chinese Medical Journal;2005年09期
8 孙娣;汪洋;张丽娟;闫玉清;;一种简捷提取植物总RNA的方法[J];黑龙江医药;2005年06期
9 熊慧华;于世英;胡广原;庄亮;;Effects of Survivin Expression Suppressed by Short Hairpin RNA on MCF-7 Cells[J];华中科技大学学报(医学英德文版);2006年03期
10 杨益超;;RNA干扰及其在医学中的应用[J];广西医学;2007年10期
相关会议论文 前10条
1 金由辛;;面向21世纪的RNA研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
2 ;第四届RNA全国研讨会大会报告日程安排[A];第四届全国RNA进展研讨会论文集[C];2005年
3 ;Function of Transfer RNA Modifications in Plant Development[A];植物分子生物学与现代农业——全国植物生物学研讨会论文摘要集[C];2010年
4 王峰;张秋平;陈金湘;;棉花总RNA的快速提取方法[A];中国棉花学会2011年年会论文汇编[C];2011年
5 关力;陈本iY;iJ云虹;郭培芝;魏重琴;邱苏吾;苗健;;关于动物}D~T中RNAn,定方法的研究[A];中国生理科学会学术会议论文摘要汇编(生物化学)[C];1964年
6 夏海滨;;小RNA在免疫学领域中的应用研究进展[A];中国免疫学会第五届全国代表大会暨学术会议论文摘要[C];2006年
7 ;The stability of hepatitis C virus RNA in various handling and storage conditions[A];中国输血协会第四届输血大会论文集[C];2006年
8 郭德银;;RNA干扰在病毒研究和控制中的应用[A];2006中国微生物学会第九次全国会员代表大会暨学术年会论文摘要集[C];2006年
9 甘仪梅;杨业华;王学奎;曹燕;杨特武;;棉花总RNA快速提取[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年
10 ;Identification and characterization of novel interactive partner proteins for PCBP1 that is a RNA-binding protein[A];中国优生优育协会第四届全国学术论文报告会暨基因科学高峰论坛论文专辑[C];2008年
相关重要报纸文章 前10条
1 记者 冯卫东;研究人员发现可破坏肿瘤抑制基因的小RNA[N];科技日报;2009年
2 记者 储笑抒 通讯员 盛伟;人体微小RNA有望提前发出癌症预警[N];南京日报;2011年
3 泸州医学院副教授、科普作家 周志远;“大头儿子”与环状RNA[N];第一财经日报;2014年
4 麦迪信;小分子RNA可能有大作用[N];医药经济报;2003年
5 董映璧;美发现基因调控可回应“RNA世界”[N];科技日报;2006年
6 张忠霞;特制RNA轻推一下,就能“唤醒”基因[N];新华每日电讯;2007年
7 聂翠蓉;RNA:纵是配角也精彩[N];科技日报;2009年
8 冯卫东;RNA干扰机制首次在人体中获得证实[N];科技日报;2010年
9 冯卫东 王小龙;英在地球早期环境模拟条件下合成类RNA[N];科技日报;2009年
10 记者 常丽君;新技术让研究进入单细胞内RNA的世界[N];科技日报;2011年
相关博士学位论文 前10条
1 王赵玮;昆虫RNA病毒复制及昆虫抗病毒天然免疫机制研究[D];武汉大学;2014年
2 包纯;一类新非编码RNA的发现以及产生和功能的初探[D];华中师范大学;2015年
3 李语丽;基于MeRIP-seq的水稻RNA m6A甲基化修饰的研究[D];中国科学院北京基因组研究所;2015年
4 熊瑜琳;miR-122靶位基因STAT3调控长链非编码 RNA Lethe促进HCV复制的机制研究[D];第三军医大学;2015年
5 范春节;高通量测序鉴定毛竹小RNA及其功能分析[D];中国林业科学研究院;2012年
6 王加强;小鼠着床前胚胎特异ERV相关长非编码RNA的定向筛选及功能研究[D];东北农业大学;2015年
7 王业伟;非编码RNA SPIU的结构和功能研究和p19INK4D在APL发病中的作用[D];上海交通大学;2013年
8 邹艳芬;子痫前期中非编码RNA对滋养细胞功能的调控及机制探索[D];南京医科大学;2015年
9 朱乔;miR-10b在人肝细胞肝癌发生中的作用及其机制的初步探索[D];第四军医大学;2015年
10 蒋俊锋;长链非编码RNA BACE1-AS促进Aβ聚集及其调节BACE1和SERF1a的ceRNA机制研究[D];第二军医大学;2015年
相关硕士学位论文 前10条
1 陆聪儿;条纹斑竹鲨再生肝脏中差异RNA的研究[D];浙江理工大学;2015年
2 张晓辉;小鼠几种长链非编码RNA基因功能的初步研究[D];昆明理工大学;2015年
3 全弘扬;长链非编码RNA在细胞内质网应激反应中的相关作用及机制研究[D];北京协和医学院;2015年
4 胡亮;DDX19A识别PRRSV基因组RNA并激活NLRP3炎症小体[D];中国农业科学院;2015年
5 张帅兵;应用RNA干扰技术对旋毛虫Nudix水解酶基因功能的研究[D];郑州大学;2015年
6 郑芳芳;肺癌RNA-Seq数据中RNA编辑事件的识别算法和系统分析[D];苏州大学;2015年
7 陈瑞东;长链非编码RNA MEG3在胰腺癌发生发展中作用的实验研究[D];苏州大学;2015年
8 刘骏武;线虫和水稻中环状RNA的预测及分析[D];华中农业大学;2015年
9 李猷;利用RNA干扰技术提高番茄抗TMV侵染能力的研究[D];牡丹江师范学院;2015年
10 吴术盛;SVCV感染EPC细胞microRNA表达谱的初步研究[D];华中农业大学;2015年
,本文编号:1944960
本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/jichuyixue/1944960.html