IFN-gamma 诱导奶牛乳腺上皮细胞精氨酸耗竭的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772715
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1804.兽医免疫学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In recent years, it has been found that arginine depletion is a common phenomenon which associated with many diseases, and is also an important precipitating(regulatory)factor in pathogenesis. In addition to the regulation of immune cells, IFN-gamma can also induce the depletion of arginine in tissue cells, but its mechanism is still not clear. This project intends to use bovine mammary epithelial cells as a model, using transcriptomics, nuclear protein mass spectrometry and bioinformatics to analyze the possible pathway and signaling pathways of intracellular arginine metabolism and screen the key enzyme and protein molecules involved in arginine metabolism under IFN-gamma stimulation; using gene overexpression, RNA interference / gene knockout technique to verify the key nodes molecular and clarify the mutual regulatory interaction, to reveal the molecular mechanism of IFN-gamma induced arginine metabolism, recognition and identification of important molecular targets for manual intervention or treatment. The completion of this project not only comes up with the regulation theory of IFN-gamma to healthy cow breast tissue cells of arginine metabolism, provides new ideas for prevention of cow mastitis and milk quality improvement; but also lay the foundation for the thorough understanding of IFN-gamma induced by arginine metabolism disorders, enrich the knowledge of regulation of cytokines on tissue cells.
近年来发现精氨酸耗竭是多种疾病常见的伴发现象,也是发病机制的重要促发(调控)因素。IFN-gamma除对免疫细胞调控作用,能够诱导组织细胞发生精氨酸耗竭,但其机制并不清楚。本项目拟以奶牛乳腺上皮细胞为模型,采用转录组学、核蛋白质谱技术和生物信息学技术,解析IFN-gamma刺激下胞内精氨酸代谢可能的途径和信号通路,筛选IFN-gamma刺激下参与精氨酸代谢的关键酶和蛋白分子;通过基因过表达、RNA干扰/基因敲除术,确证信号通路中关键节点分子,明确调控关系,体外、体内揭示IFN-gamma诱导精氨酸代谢的分子机制,识别和鉴定可用于人工干预或临床治疗的重要分子靶标。该项目的完成不仅提出IFN-gamma对奶牛乳腺组织细胞精氨酸代谢调控理论,为奶牛乳房炎防治提供新思路;而且有助于深入理解精氨酸异常代谢相关病症的发生机理,丰富细胞因子对组织细胞的调控知识。

结项摘要

精氨酸是条件性必须氨基酸,具有多种重要的生理功能。近年来研究发现精氨酸耗竭与多种疾病的发生发展密切相关,因此阐明精氨酸耗竭机制十分必要。IFN-γ是种重要的促炎性细胞因子,除调控免疫外,IFN-γ长时间刺激能够诱导组织细胞发生精氨酸耗竭,但其机制并不清楚。本课题以奶牛乳腺上皮细胞(BMECs)为研究对象,采用代谢组学、转录组学、生物信息学和分子生物学技术,研究了IFN-γ对BMECs基本特性的影响,阐明了精氨酸代谢的关键分子和调控机制,鉴定可用于临床治疗的重要分子靶标。发现IFN-γ诱导的精氨酸耗竭促进BMECs 增殖和恶性变,抑制 BMECs 乳脂乳蛋白的合成,增强对S. aureus的易感性。代谢组学检测表明IFN-γ刺激可引起BMECs广泛的代谢异常,其中脂质代谢和氨基酸代谢受影响最为显著;IFN-γ通过促进精氨酸分解代谢和抑制其合成代谢,引起精氨酸耗竭。转录组学鉴定出肌肽合成酶CARNS1、亮氨酸氨基肽酶LAP3和半胱氨酸-tRNA合成酶CARS2是调控IFN-γ诱导的精氨酸耗竭和细胞恶性变的关键分子。IFN-γ通过与其受体IFNGR2结合,激活MAPKs信号通路调控CARNS1、CARS2和LAP3表达;CARNS1通过抑制精氨酸合成关键酶ASS1参与精氨酸代谢;CARS2通过抑制ASS1和鸟氨酸转氨甲酰酶OTC,下调瓜氨酸水平抑制精氨酸合成代谢,同时促进精氨酸脱羧酶ADC加速精氨酸分解代谢,介导精氨酸耗竭;LAP3同样通过抑制ASS1表达参与精氨酸耗竭,进一步通过组蛋白去乙酰化酶HDAC2加速恶性变细胞周期进程促进细胞增殖,进而引发细胞恶性变。补充精氨酸能够逆转IFN-γ诱导的精氨酸耗竭,并抑制精氨酸耗竭导致的BMEC对细菌的易感性、泌乳品质下降、细胞恶性变和小鼠肿瘤生长。综上,本课题阐明了IFN-γ对奶牛乳腺上皮细胞精氨酸代谢调控机制,为奶牛精氨酸异常代谢相关病症的防治提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Arginine inhibits the malignant transformation induced by interferon gamma through the NF-κB-GCN2/eIF2α signaling pathway in mammary epithelial cells in vitro and in vivo
精氨酸通过 NF-kappa B-GCN2/eIF2 α 信号通路抑制体内外乳腺上皮细胞中干扰素 γ 诱导的恶性转化
  • DOI:
    10.1016/j.yexcr.2018.05.003
  • 发表时间:
    2018-07-15
  • 期刊:
    EXPERIMENTAL CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ren, Wenbo;Li, Yang;Lei, Liancheng
  • 通讯作者:
    Lei, Liancheng
猪链球菌2型通过诱导IFN-γ促进脑微血管内皮细胞自噬破坏血脑屏障完整性
  • DOI:
    10.16303/j.cnki.1005-4545.2020.12.08
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘嘉楠;贾丽;姜合祥;吴桐;李扬;雷连成
  • 通讯作者:
    雷连成
Exosomes Derived from Bovine Mammary Epithelial Cells Treated with Transforming Growth Factor-beta 1 Inhibit the Proliferation of Bovine Macrophages
用转化生长因子-β1处理的牛乳腺上皮细胞衍生的外泌体抑制牛巨噬细胞的增殖
  • DOI:
    10.1089/jir.2019.0032
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Interferon and Cytokine Research
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Huang Tinghao;Zhou Changhai;Che Yanyi;Zhang Meina;Ren Wenbo;Lei Liancheng
  • 通讯作者:
    Lei Liancheng
Interferon- regulates cell malignant growth via the c-Abl/HDAC2 signaling pathway in mammary epithelial cells
干扰素 - 通过乳腺上皮细胞中的 c-Abl/HDAC2 信号通路调节细胞恶性生长
  • DOI:
    10.1631/jzus.b1800211
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ren Wen bo;Xia Xiao jing;Huang Jing;Guo Wen fei;Che Yan yi;Huang Ting hao;Lei Lian cheng
  • 通讯作者:
    Lei Lian cheng
Autophagy elicits a novel and prospect strategy to starve arginine-dependent tumors
自噬引发了一种新的、有前景的策略来饥饿精氨酸依赖性肿瘤
  • DOI:
    10.21037/hbsn.2019.03.18
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Hepatobiliary Surgery and Nutrition
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Lei Siyu;Fei Rui;Lei Liancheng
  • 通讯作者:
    Lei Liancheng

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其他文献

人溶菌酶基因的原核表达及其生物学活性
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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鸡源肺炎克雷伯菌菌毛的分型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    雷连成
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中国兽医杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    韩文瑜;杨洋;贾艳;雷连成;何礼洋
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    何礼洋
牛蛙(Rana catesbeiana)蛙皮抗菌肽基因的克隆、测序及其表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩俊友;乔红伟;雷连成;韩文瑜;谢芳;王金玲;郑伟;赵瑞利;胡博
  • 通讯作者:
    胡博

其他文献

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相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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