内毒素信号转导途径中关键分子突变失活
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- 发布时间:2023-04-24 14:42
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【概要描述】MyD88基因敲除或缺失、显性失活突变也使细胞因子分泌减少,产生内毒素耐受现象,但较Tlr4突变的效应弱,同时也影响IL-1、IL-18的生物学效应。
内毒素信号转导途径中关键分子突变失活
【概要描述】MyD88基因敲除或缺失、显性失活突变也使细胞因子分泌减少,产生内毒素耐受现象,但较Tlr4突变的效应弱,同时也影响IL-1、IL-18的生物学效应。
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(一)Tlr4基因突变
C3H/HeJ和C57BL/ScCr为天然的内毒素耐受小鼠品系,广泛用于内毒素的研究,通过基因筛选的方法已确定内毒素反应基因(Lps)位于小鼠4号染色体,上游为Mup-1(major urinary protein-1 locus),下游为Lyb2:4:6(后者控制B细胞活化)。Qureshi等对C3H/HeJ和C57BL/ScCr近交纯合子小鼠品系进行大量回交,从小鼠后代中已分离出这种突变基因的表型,经遗传和物理作图分析,将Lps基因缩到0.9厘摩尔根内,有1.7×106个碱基。在C3H/HeJ小鼠品系中编码TLR4的基因存在着点突变,即在第三个外显子2342位核苷酸的C被A所取代,使受体胞质区原来高度保守的712位脯氨酸被组氨酸所取代,导致胞质区结构域的拓扑结构发生改变,LPS 刺激时不能与下游分子发生蛋白质-蛋白质相互作用,因而其生物学活性丧失。在C57BL/ScCr小鼠中,TIr4基因片段发生缺失,不能表达TLR4受体。对不同T1r4 基因突变株的研究表明,其突变涉及Lps基因。以上实验阐明了天然内毒素耐受的遗传基础,而Tlr4基因敲除的小鼠中也出现了类似表型。
(二)MyD88基因突变
MyD88基因敲除或缺失、显性失活突变也使细胞因子分泌减少,产生内毒素耐受现象,但较Tlr4突变的效应弱,同时也影响IL-1、IL-18的生物学效应。
(三)CD14 基因突变
CD14基因敲除或显性失活突变也可引发内毒素耐受。在低内毒素血症时,LPS的生物学效应对CD14具有依赖性,此时CD14突变能显著降低LPS的信号转导。而在高浓度内毒素血症时,由于替代受体的参与,CD14分子即使发生失活或缺失,对LPS耐受效应的影响也并不显著。患阵发性睡眠性血红蛋白尿的患者,由于GPI分子合成缺陷,使含GPI链的CD14,CD55等分子缺乏,故该患者易反复感染,但却能抵御内毒素的致死性效应,因CD14、CD55缺乏时减弱了内毒素的信号转导。
(四)Traf6基因突变
Traf6基因敲除或显性失活突变也能引发内毒素耐受。TRAF6在LPS信号转导中起着衔接蛋白的作用,连接IRAK与TAK1和ECSIT。TRAF家族有多个成员,在TRAF6缺乏时,其他成员可能会起到代偿性的作用。若小鼠Traf6基因被敲除或发生显性失活突变,则其巨噬细胞也对内毒素刺激亦产生耐受。
(五)MD-2基因突变
MD-2为分泌到细胞外的蛋白质,借助跨膜型TLR受体锚定在细胞膜外,也具有LRR结构。将该蛋白基因敲除,可导致LPS信号转导显著减弱。MD-2在LPS、紫杉醇等分子的信号转导中,能稳定LPS、紫杉醇与TLR4胞外结构域的物理接触,一旦MD-2发生缺失,TLR4 与LPS的能力结合减弱,TLR4构象的稳定性降低。
(六)Ran基因突变
Ran蛋白是一种GTP酶,有多种生物学功能,如核转运(nuclear transport)、转录的活化、细胞分化、细胞周期以及微管星体和纺锤体形成、维持mRNA的稳定等。Ran在内毒素信号转导中也发挥重要作用。C3H/HeJ小鼠细胞Ran(或Lps/Ran)基因存在点突变使其功能缺陷,参与C3H/HeJ小鼠内毒素耐受。
其依据有:①来自C3H/HeJ小鼠的Lpsd/Ran cDNA 的3'非翻译区在870位点上胸腺密啶突变为胞密啶,但编码的蛋白质依然相同。②进行Lpsd/Ran基因作图分析发现,Lpsd/Ran基因位于C3H/HeJ品系小鼠第4号染色体上,在Lps基因位点范围内。③导入Lpsd/Ran cDNA可以恢复Lpsd/RanB细胞对内毒素的反应,而导入Lpsd/Ran的cDNA无类似现象。④使用腺病毒载体将Lpsd/RancDNA转移到敏感小鼠体细胞内,能使敏感小鼠对内毒素反应发生耐受,表型类似于C3H/HeJ小鼠,而转入Lpsd/Ran的cDNA则无内毒素耐受现象。因此,Lps/Ran在某个环节也参与内毒素信号转导反应和耐受的发生。Lpsd/Ran和Lpsn/Ran两者mRNA的稳定性无显著差异,但在蛋白质表达水平上有所不同,起初两者总量类似,但在稳定状态时,原代巨噬细胞和B细胞的Lpsd/Ran是Lpsn/Ran的5~10倍,同时Lpsn/Ran迁移率比Lpsd/Ran要慢得多。细胞在稳定状态时,Lpsn/Ran的总量下降。两者的mRNA结构不同,在胞内分布存在差异,更多的Lpsd/Ran积聚在细胞核内,影响核物质如NF-κB、细胞因子mRNA等的转运功能,改变LPS信号转导的效力,故下调LPS信号转导效应。
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