优化的肝富集转录因子和异源物核受体组合协同调控肝细胞尿素循环和药物代谢的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81470872
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0311.肝保护和人工肝
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Urea cycle, one of two ammonia metabolism pathways in liver cells, is more important than glutamine synthesis pathway. Our previous study confirmed that the recovery of urea cycle can increase the ability of ammonia tolerance and reduction of HepG2 cells, but did not prolong the survival time of rat with liver failure by treatment of bioartificial liver (BAL) system. The main reason is that various hepatotoxic toxins or drugs cannot be effectively degraded due to the low expression of variety of cytochrome P450 (CYP) in HepG2 cells. In this study, on the basis of bioinformatics analysis and by constructing the lentiviral expression vectors, which contain the nucleotide sequences of human liver enriched transcription factor (LETF) or xenobiotic nuclear receptor that binds the core promoter or enhancer region of urea cycle key enzymes and several CYPs genes, we will select an optimum combination of LETFs plus xenobiotic nuclear receptors that can make a significant improvement for urea cycle in ammonia metabolism and drug detoxification. Furthermore, we will use this comination to establish recombinant HepG2 cell lines, investigate their molecular mechanism about the effects of this combination on ammonia metabolism and drug detoxification by promoter analysis, gene chip and signal transduction analysis, as well as evaluate their practical value through the drug metabolism experiments in vitro and treatments of rat models with hepatic failure using a micro-BAL system loaded with the recombinant HepG2 cells. The implementation of the project is expected to establish human derived hepatocytes that can be conveniently used for BAL and detection of drug hepatotoxicity.
肝细胞氨代谢两条通路中尿素循环更为重要。前期我们研究证实尿素循环的恢复虽然能提高HepG2细胞耐氨和降氨能力,但应用于生物人工肝(BAL)系统并不能延长肝衰大鼠的的生存时间,主要原因是HepG2细胞的多种细胞色素P450(CYP)表达低下,各种肝毒性毒素(药物)无法有效降解。本研究在生物信息学分析的基础上,通过构建含肝细胞尿素代谢关键酶和几种主要CYP基因核心启动子和增强子区域共有的肝富集转录因子(LETF)或异源物核受体的慢病毒表达载体,筛选对肝细胞氨代谢(尿素循环通路)和药物代谢均有重要影响的最优LETF+异源物核受体组合,并以此建立重组HepG2细胞。从启动子分析、基因芯片和信号传导等角度探明这种组合对HepG2细胞氨代谢和药物解毒等影响的分子机制,并通过体外药物代谢实验和BAL治疗肝衰大鼠模型实验,评价其实际应用价值。有望建立能同时用于BAL和药物肝毒性检测的取用便捷的人源肝细胞。

结项摘要

一、本研究利用生物信息学结合实验技术分别对肝细胞氨代谢尿素通路的精氨酸酶1(Arg1)、鸟氨酸转氨甲酰酶(OTC)和氨基甲酰磷酸合成酶1(CPS1)三种基因启动子进行分析,发现:1)Arg1启动子的-160nt ~ +28nt区域保留了最大活性,该区域的C/EBPβ结合位点对Arg1活性影响最大。2)OTC启动子-165nt ~ -90nt区域存在两个HNF4α结合位点,PGC1α可明显增强HNF4α对OTC启动子的转录激活作用,PGC1α与HNF4α结合于OTC启动子相同位置。3)CPS1启动子的-70nt ~ +73nt存在重要的HNF3β结合位点,CPS1启动子的活性随着HNF3β过表达而增加;不同肝细胞株在转染HNF3β后,随着NH4Cl浓度的升高尿素含量均有不同程度的增加。二、基于以上的结果并结合文献资料,本研究构建多种肝富集转录因子(LETF)+异源物核受体的腺病毒组合,优选出“C/EBPβ+HNF3β+HNF4α”、“C/EBPβ+HNF3β+HNF1α”和“C/EBPβ+HNF4α+HNF6” 三种组合能有效促进尿素循环5种关键酶的表达,随后再与孕烷素核受体(PXR)和组成性雄烷受体(CAR)进行重新组合,最终优选出 “C/EBPβ+HNF4α+HNF6+PXR”和“C/EBPβ+HNF4α+HNF6+CAR”两种组合能有效促进尿素循环5种关键酶和五种CYP酶(CYP1A1、CYP2B6、CYP2C9、CYP2D6和CYP3A4)的表达,并成功构建稳定过表达两种优化组合的重组肝细胞。三、本研究还发现氨诱导后肝细胞的自噬水平可明显上升,敲低PXR(PXR-)的细胞株则强化这种现象,利福平(PXR激活剂)也有类似的作用。机制分析发现能量感应分子p-AMPKβ1水平在PXR组中明显高于野生型细胞株对照、P53可直接结合于AMPKβ1启动子(-253nt ~ -19nt)区域、PXR与P53之间存在蛋白相互作用。.科学意义:1)C/EBPβ+HNF4α+HNF6+PXR和C/EBPβ+HNF4α+HNF6+CAR重组慢病毒组合均对利于人肝细胞尿素循环和药物代谢功能的提升,且前者效果更好,基于该组合构建的人肝细胞株有望为进一步的实验性应用提供取用便捷的肝细胞来源。2)PXR是氨诱导的肝细胞自噬形成的干扰因素,可为临床PXR激活剂药物引发的肝毒性提供新的解释。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Inhibitory effect of PXR on ammonia-induced hepatocyte autophagy via P53
PXR通过P53对氨诱导的肝细胞自噬的抑制作用
  • DOI:
    10.1016/j.toxlet.2018.06.1066
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Toxicology Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Linlin Yan;Zhanfei Chen;Luxi Wu;Yongfa Su;Xiaoqian Wang;Nanhong Tang
  • 通讯作者:
    Nanhong Tang
The activity of the carbamoyl phosphate synthase 1 promoter in human liver-derived cells is dependent on hepatocyte nuclear factor 3-beta
人肝源性细胞中氨基甲酰磷酸合酶 1 启动子的活性依赖于肝细胞核因子 3-β
  • DOI:
    10.1111/jcmm.13123
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR AND MOLECULAR MEDICINE
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Chen Z;Tang N;Wang X;Chen Y
  • 通讯作者:
    Chen Y
Optimizing combination of liver-enriched transcription factors and nuclear receptors simultaneously favors ammonia and drug metabolism in liver cells
肝脏富集的转录因子和核受体的优化组合同时有利于肝细胞中的氨和药物代谢
  • DOI:
    10.1016/j.yexcr.2017.12.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Experimental Cell Research
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yongfa Su;Zhanfei Chen;Linlin Yan;Fen Lian;Jianhua You;Xiaoqian Wang;Nanhong Tang
  • 通讯作者:
    Nanhong Tang
Arginine-glycine-aspartic acid-polyethylene glycol-polyamidoamine dendrimer conjugate improves liver-cell aggregation and function in 3-D spheroid culture
精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-聚乙二醇-聚酰胺胺树枝状聚合物缀合物可改善 3-D 球体培养中的肝细胞聚集和功能
  • DOI:
    10.2147/ijn.s113407
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Nanomedicine
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Chen Z;Lian F;Wang X;Chen Y;Tang N
  • 通讯作者:
    Tang N

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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    张飞媛;唐南洪
  • 通讯作者:
    唐南洪

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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