ENaC and ROMK channels in the connecting tubule regulate renal K+ secretion

We measured the activities of epithelial Na channels (ENaC) and ROMK channels in the distal nephron of the mouse kidney and assessed their role in the process of K⁺ secretion under different physiological conditions. Under basal dietary conditions (0.5% K), ENaC activity, measured as amiloride-sensitive currents, was high in cells at the distal end of the distal convoluted tubule (DCT) and proximal end of the connecting tubule (CNT), a region we call the early CNT (CNTe). In more distal parts of the CNT (aldosterone-sensitive portion [CNTas]), these currents were minimal. This functional difference correlated with alterations in the intracellular location of ENaC, which was at or near the apical membrane in CNTe and more cytoplasmic in the CNTas. ROMK activity, measured as TPNQ-sensitive currents, was substantial in both segments. A mathematical model of the rat nephron suggested that K⁺ secretion by the CNTe predicted from these currents provides much of the urinary K⁺ required for K balance on this diet. In animals fed a K-deficient diet (0.1% K), both ENaC and ROMK currents in the CNTe decreased by ∼50%, predicting a 50% decline in K⁺ secretion. Enhanced reabsorption by a separate mechanism is required to avoid excessive urinary K⁺ losses. In animals fed a diet supplemented with 3% K, ENaC currents increased modestly in the CNTe but strongly in the CNTas, while ROMK currents tripled in both segments. The enhanced secretion of K⁺ by the CNTe and the recruitment of secretion by the CNTas account for the additional transport required for K balance. Therefore, adaptation to increased K⁺ intake involves the extension of robust K⁺ secretion to more distal parts of the nephron.     

1989—2019年西北地区干燥度指数时空变化及其对气候因子的响应

基于西北地区143个气象站点的气象数据,采用FAO-56 Penman-Monteith公式计算潜在蒸发量,并结合降水量计算西北地区1989—2019年干燥度指数(AI),采用Mann-Kendall趋势分析、小波分析、偏微分方程等方法来揭示其变化趋势、变化周期和气候因子对AI的贡献率。结果表明: 1989—2019年,西北地区AI整体呈不显著的减小趋势,其中,青海呈显著减小趋势,新疆呈不显著的上升趋势;研究区AI在2010年发生了突变,AI变化存在1个17年的主周期。西北地区AI呈现出由东南部向中部、西北部向中部增加的空间格局。西北地区AI变化的倾向率为-1.267·(10 a)^-1,其中,甘肃、宁夏、陕西、青海和新疆AI变化的倾向率分别为-1.17、-0.41、-0.49、-1.77和-2.73·(10 a)^-1。青海小灶火、新疆库尔勒、阿克苏和吐鲁番地区干旱风险发生的可能性较高。降水量和实际水汽压是影响甘肃、宁夏、青海、陕西AI变化的主要气侯因子,影响新疆AI变化的主要气侯因子为潜在蒸散、太阳辐射和平均气温。     

海南省2016-2018年A(H1N1)pdm09亚型流感病毒基因特性分析

2009年A(H1N1)pdm09亚型流感病毒在墨西哥暴发,之后在全世界流行。为了解海南省2016-2018年A(H1N1)pdm09亚型流感病毒流行态势,分析血凝素(HA)与神经氨酸酶(NA)基因遗传进化特征与变异情况,本研究从中国流感监测信息系统获取海南省2016-2018年流感病毒病原学监测数据,选取5家流感监测网络实验室分离鉴定的37株A(H1N1)pdm09亚型流感毒株进行HA与NA基因测序,利用MEGA 10.1.8构建HA与NA基因种系进化树,并分析其氨基酸变异情况。结果显示,2016-2018年共出现3次A(H1N1)pdm09亚型流感病毒活动高峰。2017年10月份以后的分离株(4/8)与2018年大部分分离株(21/22)独立于疫苗株A/Michigan/45/2015聚为一个小支,发生20余处HA与NA氨基酸位点变异。与疫苗株A/California/7/2009(2010-2016)相比,2016-2018年流感病毒分离株在HA基因抗原决定簇上发生7处氨基酸变异并有一个潜在糖基化位点,未发现HA基因受体结合位点变异与NA基因耐药性变异。本研究提示,2016-2018年,A(H1N1)pdm09亚型流感病毒逐步发生规律性进化,氨基酸变异频率有增加趋势,今后应持续加强流感病毒病原学监测,密切追踪A(H1N1)pdm09亚型流感病毒基因变异情况,为科学防控提供理论依据。     

基于Web服务的流感病毒基因组自动化翻译注释系统

随着流感病毒基因组测序数据的急剧增加,深入挖掘流感病毒基因组大数据蕴含的生物学信息成为研究热点。基于中国流感病毒流行特征数据,建设一个集自动化、一体化和信息化的序列库系统,对于实现流感病毒基因组批量快速翻译、注释、存储、查询、分析具有重要的应用价值。本课题组通过集成一系列软件和工具包,并结合自主研发的其他功能,在底层维护的2个关键的参考数据集基础上另外追加了翻译注释信息最佳匹配的精细化筛选规则,构建具有流感病毒基因组信息存储、自动化翻译、蛋白序列精准注释、同源序列比对和进化树分析等功能的自动化系统。结果显示,通过Web端输入fasta格式的流感病毒基因序列,本系统可针对参考序列片段数据集(blastdb.fasta)进行Blast同源性检索,可以鉴定流感病毒的型别(A、B或C)、亚型和基因片段(1~8片段);在此基础上,通过查询数据库底层用于翻译、注释的基因片段参考数据集,可以获得一组肽段数据集,然后通过循环调用ProSplign软件对其进行预测。结合精细化的筛选准入规则,选出与输入序列匹配最好的翻译后产物,作为该输入序列的预测蛋白,输出为gbk,asn和fasta等通用格式的文件,给出序列长度、是否全长、病毒型别、亚型、片段等信息。基于以上工作,另外自主研发了系统其他的附加功能如进化树分析展示、基因组数据存储等功能,构建成基于Web服务的流感病毒基因组自动化翻译注释系统。本研究提示,系统高度集成系列软件以及自有的注释翻译数据库文件,实现从序列存储、翻译、注释到序列分析和展示的功能,可全面满足我国高通量基因检测数据共享化、本土化、一体化、自动化的需求。     

含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase-1)对猪伪狂犬病毒复制的影响

猪伪狂犬病是伪狂犬病毒(Pseudorabies virus,PRV)感染引起的一种烈性接触性传染病,其感染宿主会触发机体先天免疫应答,引起I型干扰素(Type I interferon,IFN-1)和炎性细胞因子等细胞因子的产生,为研究可诱导产生炎性细胞因子的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase 1,caspase-1)的基因敲除对PRV复制的影响,本试验利用近年来发展迅速的一项规律性短重复回文序列簇/Cas9核酸酶(Clustered regulatory interspaced short palindromic repeat/CRISPR associated system 9,CRISPR/Cas9)基因定点修饰技术构建猪肾上皮细胞(Porcine kidney epithelial cells,PK15)caspase-1基因稳定敲除细胞系,并通过T7核酸酶检测敲除效率;细胞毒性(Cell counting kit-8,CCK-8)试剂盒检测PK15敲除caspase-1增殖影响;采用流式细胞术检测PRV-GFP感染PK15以及PK15-caspase-1^-/-的增殖差异;实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,RT-PCR)检测PRV-gB、TK及白细胞介素1β(Interleukin-1β,IL-1β)、IFN-β、干扰素刺激基因(Interferon-stimulated genes 20,ISG20)mRNA的表达;Western Blot检测PRV-gB蛋白表达;滴度测定检测子代病毒滴度。结果表明,2对特异性单链引导RNA(Single guide RNA,sgRNA)均能对caspase-1进行基因编辑,但经T7核酸酶酶切进行基因编辑效率分析结果表明sgRNA2的基因编辑效率较高;CCK-8试剂盒检测细胞活力结果表明caspase-1基因敲除对PK15以及PK15-caspase-1^-/-细胞活力无影响(P>0.05);流式细胞仪检测结果表明PRV-GFP在PK15-caspase-1^-/-中的增殖显著低于PK15细胞(P<0.05);定量RT-PCR结果表明PRV-gB、TK基因在PK15-caspase-1^-/-的mRNA表达显著低于PK15细胞(gB:P<0.05,TK:P<0.05),而IFN-β、ISG20基因在PK15-caspase-1^-/-的mRNA表达显著高于PK15细胞(gB:P<0.05,TK:P<0.05);Western Blot结果表明,PRV的gB蛋白在PK15-caspase-1^-/-的表达显著低于PK15细胞(P<0.05);滴度测定结果表明,敲除caspase-1能够抑制PRV子代病毒的增殖。以上结果均表明caspase-1基因敲除可抑制PRV在PK15细胞中复制。     

一株牛源阿卡斑病毒的分离鉴定

阿卡斑病毒(Akabane virus,AKV)是能引起牛、绵羊、山羊流产、早产、新生胎儿畸形的虫媒性RNA病毒。为了解家畜虫媒病毒在我国西南边境地区的分布和流行情况,本研究对中缅边境西盟县的52份牛抗凝血和140份血清(牛70份、羊70份)中的蓝舌病病毒(Bluetongue virus,BTV)、鹿流行性出血热病毒(Epizootic hemorrhagic disease virus,EHDV)、AKV等虫媒病毒进行检测与分离,通过ELISA及qRT-PCR方法检测病毒,通过核酸阳性抗凝血接种BHK细胞传代以分离病毒,通过设计特异性引物,扩增分离毒株S基因721bp片段及M基因816bp片段,通过克隆测序及中和试验以鉴定病毒,最终从38号牛的抗凝血中分离到一株AKV,TCID50为10-3.5/0.1mL,经比对,分离株S片段与日本KS-2/Mo/06毒株亲缘关系最近,核苷酸同源性为97.66%,M片段与中国DHL10M110毒株亲缘关系最近,核苷酸同源性为96.56%。本研究首次报告了从云南边境地区牛群中分离到AKV,证实了西南边境存在AKV的流行,为AKV在我国的流行病学和边境地区疫病风险防控提供了重要参考及有力依据。