牛虻唾液腺免疫抑制肽Immunoregulin HA及大熊猫抗菌肽PC的结构与功能研究
2024-10-31 23:23
吸血节肢动物在长期的进化下,产生了十分有效的抵抗寄主免疫的吸血机制。在其唾液腺中能分泌大量的有助于吸血的活性物质,如：血小板聚集抑制因子,抗凝物质,溶栓物质,血管舒张肽,免疫调节肽以及抗菌物质等。这些物质对于我们了解寄生生物与寄主之间协同进化的过程有十分重要的意义,也为药物开发提供了新思路。 拟黑腹瘤虻(Hybomitra atriperoides),属昆虫纲(Insecta)双翅目(Diptera)虻科(Tabanidae)瘤虻属(Hybomitra Enderlein)。主要分布于甘肃。我们从拟黑腹瘤虻的唾液腺提取物中分离纯化出具有免疫调节活性的多肽Immunoregulin HA。经测序后发现它是由30个氨基酸残基组成的多肽,序列为GGVTGVTEFEPVDVSGEDYDSDEMDEDGRA.我们成功构建了拟黑腹瘤虻唾液腺的cDNA文库,获得2.3×105个独立克隆,从中成功的克隆得到了多肽Immunoregulin HA的cDNA编码序列。我们对多肽Immunoregulin HA的cDNA序列及多肽的结构和功能进行了分析,发现多肽Immunoregulin HA与姚虻唾液腺中的免疫抑制蛋白Tabimmunregulins以及NCBI数据库中其他免疫调节蛋白在核酸及蛋白水平上高度同源。研究发现该多肽能显著提高由LPS诱导的小鼠脾细胞白介素10(IL-10)的分泌并显著抑制IFN-y和单核细胞趋化蛋白MCP-1的分泌。白介素10(IL-10)能抑制T细胞分化及细胞因子释放,免疫抑制多肽Immunoregulin HA可能通过诱导白介素10(IL-10)的上调来抑制IFN-y和单核细胞趋化蛋白MCP-1的分泌,从而抵抗寄主对姚虻的免疫排斥,使得吸血行为顺利进行。该实验为我们深入的了解寄生生物与寄主间的协同进化的分子机制提供了研究依据。 由于生物技术和计算机技术的不断发展,全基因测序变为可能。全基因测序的意义在于：能在第一时间发现新基因,对其功能进行分析与预测；分析各个基因的进化史,并对目的基因有效改造,造福于民；了解基因组结构以及基因功能,研究分子疾病的产生原因与机制,发展个性化医疗等。 随着大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)全基因测序的完成,我们从GenBank数据库中发现了大熊猫的cathelicidin编码序列,我们把大熊猫cathelicidin编码序列编码的成熟肽称为PC (panda cathelicidin),对它的序列进行了分析和比较,并对其功能进行了研究。 Cathelicidins是最初从哺乳动物体内发现的具有多功能的抗菌肽家族,在先天免疫中起着重要作用。Cathelicidins的N-端是保守的信号肽区和cathelin区,C-端是大小不一(12-100个氨基酸残基)的阳离子抗菌肽区。Cathelicidins具有广谱的抗微生物活性,不仅对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌以及病毒具有非常强的活性,而且对许多临床耐药微生物同样具有作用。除此之外,cathelicidins具有许多其它生物学活性,如对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡、淋巴细胞活化等。 我们对PC的结构进行了分析,二级结构预测结果为a-螺旋和p-折叠,这两种结构对抗茵活性是必要的。我们对其可能具有的活性进行了研究。结果表明PC具有广谱的抗微生物活性,对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均有活性,其中包括大量临床分离耐药菌株。PC具有明显的凝集素活性,肿瘤细胞毒性,促血小板聚集的活性,而抗氧化活性,溶血活性,正常细胞毒性,阴道滴虫的毒性,蛋白酶抑制剂活性,肥大细胞脱颗粒活性均不明显。裸鼠肿瘤模型实验结果表明,PC没有明显毒副作用,在低剂量下具有明显的抑制肿瘤的作用。由于PC所具有的广谱抗菌、肿瘤细胞毒性以及极低的溶血活性,使之成为极佳的药物候选分子。