基质金属蛋白酶在痘病毒感染中的作用和表达变化
本文关键词：基质金属蛋白酶在痘病毒感染中的作用和表达变化 出处：《西北农林科技大学》2010年博士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：痘病毒可以感染人、哺乳动物和昆虫,造成皮肤损伤,引起发热性疾病和疱疹,甚至造成死亡(如天花病毒)。痘病毒感染可引起宿主强烈的免疫反应,诱导产生过量的细胞因子,造成“细胞因子爆发”或脓毒症等免疫病理症状。基于该病毒可引起强烈免疫反应等生物学特性,其被广泛应用于基因工程中,用于构建痘病毒表达载体以及癌症和HIV等免疫缺陷性疾病的活载体疫苗,还作为溶瘤病毒用于肿瘤的治疗。因此,对于痘病毒感染机理的研究不仅有助于该病毒感染的防治,而且可以更好地将其应用于基因工程以治疗其它疾病。 基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinase, MMPs)是一类细胞内锌离子依赖的限制性内切酶,广泛参与许多生理和病理过程。其生物合成和活性受基因激活、酶原激活和基质金属蛋白酶组织抑制剂(Tissue inhibitors of metalloproteinase,TIMPs)抑制三个水平的调控。MMPs可通过降解细胞外基质和基底膜,调控细胞因子和趋化因子的活性,来促进病毒的扩散并参与病毒感染引起的宿主免疫反应,从而在HIV等病毒感染过程中发挥重要的调控作用。研究表明,病毒的种类不同,MMPs的作用、表达变化以及参与的关键MMPs也不同。迄今为止,未见关于痘病毒感染过程中MMPs的作用和表达变化的报道。 本课题以痘苗病毒(Vaccinia virus, VV)、粘液瘤病毒(Myxoma virus, MV)和特纳河痘病毒(Tanapox virus, TPV)为对象,研究MMPs的活性与这三种病毒感染能力的关系,并进一步探讨参与病毒感染的关键MMPs及其表达调控规律。本研究从一个新的角度——MMPs生物学功能角度来阐述痘病毒的感染机制,不仅为痘病毒感染防治新方法的开发奠定理论基础,而且对于痘病毒在基因工程中的应用,以及对癌症和HIV等疾病的治疗方面具有重要意义。 实验结果如下: 1.抑制MMPs活性导致VV、MV和TPV的感染能力下降 本研究选用11种人工合成的MMPs抑制剂,检测它们对VV、MV和TPV感染能力的影响;并采用MTT法检测了MMPs抑制剂对三种宿主细胞——人上皮癌细胞(Human epithelial carcinoma cells,HeLa)、绿猴肾细胞(Baby green monkey kidney cells, BGMK)和枭猴肾上皮细胞(Owl monkey kidney epithelial cells, OMK)的毒性。 结果显示,MMPs抑制剂对VV、MV和TPV的感染能力具有抑制作用。其中,氯已定对三种痘病毒的均具有最显著抑制效果。而且,11种抑制剂在工作浓度下对HeLa、OMK和BGMK细胞均无毒性。因此,抑制MMPs活性导致VV、MV和TPV的感染能力下降。MMPs参与这三种痘病毒的感染,可能是其感染过程的重要影响因子。分析抑制剂的底物得出,可抑制病毒感染的抑制剂底物均包括MMP-2和/或MMP-9,因此,参与VV、MV和TPV感染的关键MMPs可能是MMP-2和/或MMP-9。 2. MMPs的活性是VV、MV和TPV感染的重要影响因子 底物剪切比色法结果表明在VV、MV和TPV的感染过程中,MMPs的酶活性显著升高。由此可得,VV、MV和TPV的感染过程中MMPs活性升高,而抑制MMPs活性导致VV、MV和TPV的感染能力下降,因此,MMPs的活性是VV、MV和TPV感染的重要影响因子。 利用抑制剂XG076阻断MMPs酶原激活途径,对VV、MV和TPV的感染能力没有显著影响。因此,MMPs在VV、MV和TPV感染中的生物学功能是催化非依赖性的。 3. MMP-9、MMP-2和TIMP-1、TIMP-2比例失衡可能是促进VV和MV感染的重要机制 本研究应用实时荧光定量PCR和明胶酶谱法,检测VV和MV感染中,MMP-2和MMP-9的mRNA和蛋白质水平变化,以及TIMP-1和TIMP-2的m RNA水平变化。 结果显示,VV和MV的感染提高了MMP-2和MMP-9 mRNA和蛋白水平的表达。同时,MMP-2和MMP-9的天然组织抑制剂——TIMP-1和TIMP-2的mRNA表达水平下降。 因此,MMP-9、MMP-2和TIMP-1、TIMP-2表达水平的变化可导致MMPs和TIMPs之间的比例失衡,其可能是促进VV和MV感染的重要机制。 综上所述,MMPs参与VV、MV和TPV的感染过程,是痘病毒感染的一个重要影响因子。在三种痘病毒感染过程中,MMP-2和MMP-9的mRNA和蛋白质表达上调,而TIMP-1和TIMP-2的mRNA表达下调,从而破坏了MMPs/TIMPs间的平衡,导致MMP-2和MMP-9表达相对过剩,可能是促进VV和MV感染的重要机制。因此,在VV、MV和TPV感染过程中,MMP-2和MMP-9作为重要的调节因子发挥了关键的作用,为将它们作为靶点防治痘病毒感染提供了试验依据。同时,本研究从MMPs的生物学功能角度更加深入地了解痘病毒的感染机理,为其在HIV感染和癌症治疗方面的应用提供更多的理论依据。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R373
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，本文编号：1348927
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