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研究背景与目的: 特发性肺纤维化疾病是一种以肺泡上皮损伤,成纤维细胞及细胞外基质增生为主要病理特征的,病因不明的,进展性,致死性的慢性肺纤维化疾病。目前,其发病率和死亡率呈上升趋势,但是却缺乏有效的治疗手段和方法。因此,逐步探索出此类疾病的发病机制,寻找新的治疗药物和作用靶点显得尤为重要。 近年的研究发现,肺表面活性蛋白A2(SP-A2)基因突变(密码子198位点苯丙氨酸突变为丝氨酸,231位点甘氨酸突变为缬氨酸)与肺纤维化密切相关。我们研究表明,在体外培养的细胞过表达突变的SP-A2基因,可以破坏蛋白质的正常结构,影响蛋白质的正常折叠,使其被蛋白质的质量监控系统发现并滞留在内质网,并在细胞内形成蛋白沉积(aggregates),并可能引起细胞内质网应激进一步对特发性肺纤维化的发生、发展起到促进作用。近年研究表明化学分子伴侣(chemical chaperon),一类具有分子伴侣功能的化学小分子物质,可以促进未折叠或错误折叠的蛋白质正确折叠,部分恢复其正常结构和功能,减少蛋白质在内质网的异常沉积。因此,本课题将深入探索化学分子伴侣是否影响SP-A2突变蛋白在细胞内的合成、分泌、降解和沉积等作用并进一步阐明其可能的分子调节机制,最终为探索肺纤维化发病机制及其可能的临床治疗提供科学理论依据。 方法: 应用体外细胞模型,在肺腺癌细胞系(A549)和中国仓鼠卵巢细胞(CHO-K1)中过表达肺表面活性蛋白SP-A2及其突变基因,通过Western Blotting方法检测化学分子伴侣对突变蛋白在细胞中的合成、分泌和沉积等的影响。通过免疫荧光技术对4PBA处理前后的SP-A2蛋白在细胞内的分布情况进行共定位检测;通过药物处理(4PBA和MG-132),比较SP-A2蛋白二聚体和三聚体的形成、蛋白沉积的变化和内质网应激反应等,进一步探讨4PBA对突变SP-A2蛋白折叠、降解和对内质网应激的影响;在CHO-K1中,通过过表达和基因沉默技术上调或下调Grp78基因,并用4PBA处理细胞,比较SP-A2蛋白的合成、分泌和沉积情况,进一步探讨Grp78在4PBA抑制蛋白沉积中的作用;在CHO-K1细胞中同时过表达野生型和突变型肺表面活性蛋白A2,用4PBA处理细胞后,比较SP-A2蛋白的合成、分泌和沉积情况,探讨4PBA对SP-A2基因突变引起的显性抑制作用的影响。 结果: 化学分子伴侣减少SP-A2基因突变(G231V,F198S)引起的蛋白沉积;4PBA促进突变的SP-A2蛋白更好地折叠、成熟和分泌;缓解突变的SP-A2(G231V,F198S)蛋白在内质网沉积;并促进突变蛋白通过蛋白酶体途径降解,减少蛋白沉积的形成;4PBA抑制蛋白沉积的机制至少部分通过上调Grp78的表达来实现,但对其它内质网应激蛋白的表达影响不显著;突变型SP-A2对野生型呈显性抑制作用,4PBA缓解这种作用,减少蛋白沉积。 结论: 化学分子伴侣可以影响突变SP-A2蛋白的生物功能,其中4PBA可以通过帮助突变蛋白正确折叠,利用蛋白酶体途径降解未正确折叠和错误折叠蛋白,减少蛋白质在内质网的沉积;4PBA可以通过上调Grp78的表达量,减少SP-A2突变蛋白的沉积;4PBA可以缓解突变型SP-A2对野生型的显性抑制作用,减少SP-A2突变蛋白的沉积。