新冠病毒刺突糖蛋白结构与功能的生物信息学分析及原核表达

SARS-CoV-2是一种高致病性且传播迅速的病原体,通过刺突糖蛋白(Spike glycoprotein,S蛋白)识别宿主细胞表面的受体来实现入侵和感染。对S蛋白进行系统的生物信息学分析和原核表达,有助于深入理解S蛋白的功能和阐明该蛋白介导病毒感染的分子机制。本文采用Protparam、Pfam、TMHMM、ExPASy-ProtScale、PSORTⅡ、SignalP、UniProt、NetPhos 3.1、NetNGlyc 1.0、NetOGlyc 4.0和BLAST等生物信息学软件和数据库对S蛋白的理化性质、亚细胞定位、翻译后修饰及相互作用网络等生物学特性进行了系统分析。利用Clustal X2和MEGA7.0软件对该蛋白进行了基于氨基酸序列的同源性分析和系统进化分析。最后,通过分子克隆技术构建重组表达载体pET-22b-S并进行原核表达。结果显示,S蛋白由1273个氨基酸组成,分子量141.2 kD,等电点6.24,有两个卷曲螺旋结构,一个跨膜螺旋区,疏水性较强。S蛋白包含刺突受体结合结构域和S2糖蛋白结构域,主要分布于宿主细胞的内质网膜和细胞膜,含有136个潜在的磷酸化位点和20个可能的糖基化位点。与SARS-CoV-2 S蛋白序列一致性最高的是SARS冠状病毒、SARS冠状病毒WH20和蝙蝠冠状病毒HKU3,均为76%。SARS-CoV-2与SARS冠状病毒和蝙蝠冠状病毒聚为一大支,提示它们可能具有共同的祖先。S蛋白主要在细菌裂解液离心之后的沉淀中表达,这为后续的结构分析和疫苗研发奠定了基础。S蛋白在SARS冠状病毒和蝙蝠冠状病毒之间保守性较高,提示其在病毒入侵过程中具有重要功能。SARS-CoV-2与SARS冠状病毒和蝙蝠冠状病毒可能具有共同的祖先。本研究为SARS-CoV-2 S蛋白的表达纯化、结构与功能研究提供了重要的数据基础,有助于全面揭示S蛋白的生物学功能,同时为设计和筛选靶向S蛋白的新型抗病毒药物提供了科学依据。     

肝纤维化过程中Toll样受体4在肝脏的表达分布及意义

目的动态观察大鼠肝纤维化过程中Toll样受体4（Toll-like receptor4,TLR4）蛋白在肝脏的表达,探讨TLR4与肝纤维化发生发展的关系。方法以四氯化碳皮下注射复制大鼠肝纤维化模型,设立正常对照组和模型1周组、2周组、4周组、6周组。常规HE染色和天狼猩红胶原染色观察肝脏病变;检测肝组织羟脯氨酸和血浆内毒素含量;免疫组化和Western blot检测TLR4在肝组织中的表达,检测α-SMA观察活化的肝星状细胞（HSCs）。结果与正常对照组比较,CCl4作用2周时,肝组织羟脯氨酸含量开始明显增多（P〈0.01）;模型组各组血浆内毒素含量呈梯度上升（P〈0.01）,且与肝组织羟脯氨酸含量呈显著正相关关系（P〈0.01）;CCl4作用1周后肝组织TLR4的表达即明显增强（P〈0.01）,4周时和6周时有所下降（与2周组相比,P〈0.05）,但仍高于正常对照组（P〈0.01）。TLR4阳性细胞包括枯否细胞、活化的HSCs及少量的肝细胞和内皮细胞。结论内毒素及其受体TLR4的改变可能在肝纤维化中起重要作用。     

代谢性内毒素血症在果糖诱发的NAFLD等代谢疾病中的作用研究

目的:探讨果糖饮食诱发大鼠发生非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)等代谢疾病中,代谢性内毒素血症发挥的作用及机制。方法:30只SD雄性大鼠随机分为三组:正常对照组(NC组)、高果糖组(HFD组,8%高果糖水喂养)、内毒素组(LPS组,300μg·kg~(-1)·d~(-1)皮下注射)。8周糖耐量实验后,测定血浆内毒素(LPS)、胰岛素、血脂系列,计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR),检测促炎因子(TNF-α、IL-6)表达,观测肝组织病理学变化,Western blot检测肝组织胰岛素信号转导关键蛋白、内毒素受体表达。结果:与NC组比较,HFD组与LPS组大鼠血浆LPS、血脂(TG、TC、FFA、HDL)、促炎因子(TNF-α、IL-6),FPG(Fasting plasm glucose)、FINS(Fasting insulin)、HOME-IR(homeostasis model assessment of IR)的水平有统计学意义(P0.05,P0.01),胰岛素受体底物P-IRS1Tyr632/IRS1比值下降、内毒素受体TLR-4表达升高(P0.05,P0.01),HFD组与LPS组上述指标变化无统计学差异。结论:高果糖饮食及皮下注射LPS诱发大鼠发生NAFLD等代谢疾病时,普遍伴有内毒素血症;LPS通过炎症机制引发胰岛素抵抗,促进NAFLD等代谢疾病的发生发展。     

PI3K/Akt/mTOR信号通路在脂多糖诱导的大鼠肝星状细胞自噬中的作用

该文探讨了磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路在脂多糖(LPS)诱导的大鼠肝星状细胞-T6(HSC-T6)自噬中的作用。体外培养HSCT6细胞,随机分为对照组、LPS组、雷帕霉素(Rapamycin, Rapa)组、LPS+Rapa组、LY294002组、LPS+LY294002组, SC79组、LPS+SC79组,各组经相应处理后,单丹磺酰尸胺(MDC)染色法观察自噬溶酶体变化;细胞免疫荧光法检测各组微管相关蛋白轻链Ⅱ(LC3 Ⅱ)表达; Western blot检测各组通路蛋白p-Akt、p-mTOR、Akt、mTOR及自噬相关蛋白LC3 Ⅱ、Beclin1的表达; qRT-PCR检测各组LC3 Ⅱ和Beclin1 mRNA的表达。结果显示,LPS+Rapa组、LPS+LY294002组较LPS组的自噬溶酶体、LC3 Ⅱ荧光亮点含量无明显差异(P0.05), LPS+SC79组较LPS组的自噬溶酶体、LC3 Ⅱ荧光亮点含量明显减少(P0.05); Western blot显示, LPS+Rapa组、LPS+LY294002组较LPS组LC3 Ⅱ、Beclin1、p-Akt、p-mTOR蛋白表达水平无明显差异(P0.05), LPS+SC79组较LPS组LC3 Ⅱ、Beclin1含量明显减少, p-Akt、p-mTOR蛋白表达水平明显增加(P0.05); qRT-PCR显示LPS+Rapa组、LPS+LY294002组较LPS组LC3 Ⅱ、Beclin1 mRNA含量无明显差异(P0.05), LPS+SC79组较LPS组LC3 Ⅱ、Beclin1 mRNA含量明显减少(P0.05)。该项研究结果表明,LPS可能通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路促进HSC-T6细胞自噬。