CN108175851A - 蛋白信号转导调控因子14在制备治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用 - Google Patents

蛋白信号转导调控因子14在制备治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了蛋白信号转导调控因子14在制备治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用。属于RGS14的新用途。本发明以人正常肝脏L02细胞系及RGS14过表达L02细胞系为研究对象，通过棕榈酸酯（PA）及油酸（OA）刺激诱导肝脏细胞脂质堆积模型研究RGS14基因的功能，发现RGS14过表达能够显著改善肝脏细胞内脂质堆积，说明RGS14能够保护肝脏细胞免受脂肪样变性。由于RGS14是机体内源性蛋白质，因此作为药物的安全性很高。

Description

蛋白信号转导调控因子14在制备治疗脂肪肝及相关疾病药物 中的应用
技术领域
本发明属于基因的功能与应用领域，特别涉及蛋白信号转导调控因子14(regulator of G protein signaling 14，RGS14)基因在脂肪肝及相关疾病中的功能及应用，以及以RGS14为靶基因在制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾的药物中的应用。
背景技术
非酒精性脂肪肝病(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)为一种无过量饮酒史，以肝细胞脂肪堆积及变性为病理特征的代谢性疾病，其发病因素包括中心性肥胖、胰岛素抵抗、血脂异常及代谢综合征等[1-3]。NAFLD是最为常见的慢性肝脏疾病，根据全球大范围统计，NAFLD的发病率大约为25％，其中10-20％的患者最终发展为非酒精性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis,NASH)，而约三分之一的NASH患者逐步演化为肝硬化，甚至肝癌[4][5]。此外，伴随着 NAFLD及NASH的出现，机体同时也会产生一系列的代谢紊乱综合征，如血脂代谢异常、心血管代谢性疾病、肥胖、Ⅱ型糖尿病等等。近年来，脂肪肝的发病率日益增高，发病群体也日趋年轻化，成为仅次于病毒性肝炎的第二大肝脏疾病。然而，目前尚无有效的药物及治疗手段攻克这一临床难题，鉴于此，寻找制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝疾病的药物的新靶点，就显得尤为重要。
G蛋白信号转导通路在肝组织生长及再生过程中起着重要的作用。G蛋白信号通路调节蛋白(regulator of G-protein signaling，RGS)是一类GTPase激活蛋白，可以直接与激活的Gα亚基结合进一步激活GTP酶进而失活Gα并降低GPCR 信号，发挥负性调控G蛋白的作用，进而可以影响细胞内信号转导过程，参与人体的各项生理活动，近年来，研究者普遍认为RGS蛋白是多种疾病治疗的潜在靶点，如心血管疾病、糖尿病、肿瘤等[6][7]。RGS14最初发现为一个新型的Rap1/2 结合蛋白，通过抑制MEK-ERK信号通路抑制心室重构及心肌肥厚等病理过程[8]。但RGS14在脂肪肝中的作用目前暂未报道。
参考文献
[1].Reccia I,Kumar J,Akladios C,Virdis F,Pai M,Habib N,et al.Non-alcoholic fatty liver disease:A sign of systemic disease.Metabolism 2017Jul；72:94-108.
[2].Machado MV,Diehl AM.Pathogenesis of Nonalcoholic Steatohepatitis.Gastroenterology 2016Jun；150(8):1769-1777.
[3].Mota M,Banini BA,Cazanave SC,Sanyal AJ.Molecular mechanisms oflipotoxicity and glucotoxicity in nonalcoholic fatty liver disease.Metabolism2016 Aug；65(8):1049-1061.
[4].Dyson J,Jaques B,Chattopadyhay D,Lochan R,Graham J,Das D,et al.Hepatocellular cancer:the impact of obesity,type 2diabetes and amultidisciplinary team.J Hepatol 2014Jan；60(1):110-117.
[5].Gaggini M,Morelli M,Buzzigoli E,DeFronzo RA,Bugianesi E,Gastaldelli A. Non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD)and its connectionwith insulin resistance, dyslipidemia,atherosclerosis and coronary heartdisease.Nutrients 2013May 10；5(5): 1544-1560.
[6].Lin C,Koval A,Tishchenko S,Gabdulkhakov A,Tin U,Solis GP,etal.Double suppression of the Galpha protein activity by RGS proteins.Mol Cell2014Feb 20； 53(4):663-671.
[7].Sjogren B.Regulator of G protein signaling proteins as drugtargets:current state and future possibilities.Adv Pharmacol 2011；62:315-347.
[8].Li Y,Tang XH,Li XH,Dai HJ,Miao RJ,Cai JJ,et al.Regulator of Gprotein signalling 14attenuates cardiac remodelling through the MEK-ERK1/2signalling pathway.Basic Res Cardiol 2016Jul；111(4):47.
发明内容
为解决上述现有技术的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种RGS14基因的表达与脂肪肝及相关疾病之间的相互关系，提供一个用于治疗脂肪肝及相关疾病的靶基因RGS14的新用途，进而把RGS14基因应用于脂肪肝及相关疾病的治疗。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明第一方面，提供蛋白信号转导调控因子14在制备保护肝脏的药物中的应用。
优选地，所述药物具有抑制肝脏脂质堆积的功能。
本发明第二方面，提供蛋白信号转导调控因子14在制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用。
本发明涉及的蛋白信号转导调控因子14在制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用，所述的药物的活性成分是蛋白信号转导调控因子14。
本发明涉及的蛋白信号转导调控因子14在制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用，具体的是蛋白信号转导调控因子14作为药物靶点筛选预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病的药物，所述药物是提高蛋白信号转导调控因子14表达量的试剂。
优选地，提高蛋白信号转导调控因子14表达量的试剂，给药方式为直接裸 DNA注射法、脂质体包裹DNA直接注射法、金包被DNA基因枪轰击法、繁殖缺陷细菌携带质粒DNA法、复制缺陷腺病毒携带目的DNA法、PEG修饰蛋白药物注射法、脂质体包裹蛋白静脉注射法，或蛋白微球制剂皮下注射法。
所述的蛋白信号转导调控因子14或RGS14，包括基因或蛋白。所述的RGS14 基因在对象体内经转录翻译为蛋白信号转导调控因子14蛋白产物。
所述脂肪肝及相关疾病包括但不限于：胰岛素抵抗、代谢综合征、肥胖、糖尿病、高血糖、高血脂症、单纯性肝脏脂肪变性、非酒精性脂肪性肝炎，肝纤维化、肝硬化、肝癌等。
本发明通过试验确定了蛋白信号转导调控因子14的表达与脂肪肝及相关疾病之间的关系：
本发明以人正常肝脏L02细胞系及RGS14过表达L02细胞系为研究对象，通过棕榈酸酯(PA)及油酸(OA)刺激诱导肝脏细胞脂质堆积模型研究RGS14基因的功能。发现RGS14过表达能够显著改善肝脏细胞内脂质堆积，说明RGS14 能够保护肝脏细胞免受脂肪样变性。由此说明RGS14在脂肪肝及相关疾病中起着保护作用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明发现RGS14基因的新功能，即RGS14基因具有能够抑制脂肪肝及相关疾病的作用。
(2)基于RGS14在抑制脂肪及相关肝疾病中的作用，其可以用于制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病的药物。由于RGS14是机体内源性蛋白质，因此作为药物的安全性很高。
附图说明
图1为L02细胞株RGS14蛋白表达量Western Blot检测结果。
图2为L02细胞经PA+OA(0.4mM+0.8mM)刺激后油红O染色结果(×400)。
具体实施方式
通过以下详细说明结合附图可以进一步理解本发明的特点和优点。所提供的实施例仅是对本发明方法的说明，而不以任何方式限制本发明揭示的其余内容。
本发明中的试验所涉及的试剂在国内外市场购买，或按照说明书中的配方自行配制；未做特殊说明的实验方法都是采用本领域已知的常规方法。
细胞培养
人肝细胞系L02购自中国科学院细胞库(目录号GNHu6)，人胚肾HEK293T 细胞购自美国菌种保藏中心(American type culture collection，ATCC)。上述细胞采用DMEM高糖培养基(含10％FBS，1％青霉素-链霉素)于5％CO2的37℃恒温细胞专用培养箱培养，实验用细胞培养时间不超过三个月，每三个月进行一次支原体检测。细胞冻存采用含10％DMSO的FBS冻存。
RGS14过表达质粒构建
1)PCR扩增RGS14基因，引物为：
正向：
5’-TCGGGTTTAAACGGATCCATGCCAGGGAAGCCCAAGCACC-3’；
反向：
5’-GGGCCCTCTAGACTCGAGTCAGAGGGCTGAGTCGGTGGTG-3’；
2)PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳，随后使用DNA凝胶回收试剂盒(天根) 进行DNA片段的回收；
3)将所得DNA产物和限制性内切核酸酶、buffer orGreen buffer、ddH2O混合均匀(50μl体系)，置于37℃条件下反应。使用AxyPrepTMPCR Clean-Up Kit(Axygen)回收酶切产物；
4)使用PCR一步定向克隆试剂盒(Novoprotein)按照试剂盒说明书进行重组反应；
5)制作大肠杆菌感受态细胞，将上述连接产物进行转化实验，涂板，置于 37℃培养箱，过夜培养；
6)从37℃培养箱中取出过夜培养的平板，挑克隆摇菌，并检测菌落PCR阳性克隆；
7)将PCR鉴定为阳性的菌液吸取5-10μl接种至5ml LB(含抗性)培养基中，在220rpm，37℃摇床中过夜培养；
8)取出过夜培养的菌液，对已经混浊的菌液进行质粒提取(天根质粒DNA 小提试剂盒)；
9)提取后的质粒可直接用于构建慢病毒包装。
慢病毒载体构建和包装
1)前一天开始在6孔板中培养HEK293T细胞，使每孔细胞预计在铺板后第二天的细胞汇聚度为50％以上。
2)在200μlReduced Serum Medium中加入转染试剂(PEI Max，或Lipofectamine 2000)，轻轻混匀，简短离心(DNA(μg)：转染试剂(μl)＝1:0.5 ～1:5)；
3)在200μlReduced Serum Medium中加入目的基因质粒1μg、包装质粒(慢病毒常用pMD2.G(Addgene，12259)0.5μg和psPAX2(Addgene， 12260)0.75μg)，轻轻混匀，简短离心；
4)将2)和3)体系轻轻混匀，简短离心，室温孵育20min；
5)将混合体系滴加到培养HEK293T细胞的6孔板中，轻轻混匀；
6)转染6h后，换新鲜培养基；
7)转染后48-72h收获含病毒的上清，3000rpm离心10min，去除沉淀，并用0.45μm的滤膜过滤；
8)过滤后的病毒可立即用于感染或-80℃贮存。
细胞感染
(1)L02细胞铺板：每种病毒感染两个孔，并留出一孔作为空白对照，以便后期筛选细胞用。
(2)第一次感染：将病毒液与待感染的L02细胞(和普通转染密度一致) 培养基混合，混合比率取决于病毒滴度和细胞承受能力(本次每孔使用500μl 病毒液+2ml完全培养基)，并随后加入2.5μl聚凝胺(8mg/ml)，使其终浓度为 8μg/ml。
(3)感染后最快2h即可换液终止感染，若细胞承受力强，最长可持续感染24h。
(4)第二次感染：感染24h后，再感染一次。
加药筛选细胞
第一次感染48h后，在六孔板中(包括空白孔)加入含有嘌呤霉素的完全培养基(终浓度为1μg/ml)，待空白孔细胞完全死亡，将六孔板中细胞传代至T25 培养瓶，一般空白细胞在24～48h后全部死亡。待细胞长满后，收取一部分细胞做Western blot验证过表达，并冻存部分细胞。
Western blot分析
1)制胶
根据目的蛋白大小选择需要的分离胶浓度，一般8％-10％的分离胶可满足大部分实验需求。
2)蛋白提取
细胞用适量RIPA(50mM Tris-HCl PH7.4,150mM NaCl,1％Triton X-100or NP-40,1％Sodium deoxycholate,0.1％SDS,1mM EDTA，使用前加蛋白酶或磷酸酶抑制剂)冰上裂解10-30min；4℃，12000g离心10min，上清即为总蛋白；采用BCA Protein Assay Kit进行蛋白定量，取30-50μg总蛋白进行Western blot 分析。
3)上样及电泳
保证上样量及上样体积一致，恒压电泳，上层胶采用80-90V，下层胶采用 100V。
4)转膜
配制转膜液，提前预冷；PVDF膜使用前用甲醇浸泡1-2min；转膜，胶在负极侧，膜在正极侧，海绵、滤纸提前浸泡。转膜电压设为250V，电流设为0.2A，转移1.5h。
5)封闭
5％脱脂奶粉(in TBST)于震荡摇床室温封闭1h。
6)一抗孵育
封闭结束后用TBST洗涤蛋白膜3次，每次5min，加一抗(AVIVA，OAAF04168)，4℃孵育过夜。
7)二抗孵育(抗兔二抗来源，购自北京博奥龙免疫技术有限公司，抗兔二抗货号为BF03008/BF03008X)
一抗孵育后膜用TBST洗3遍，每次5min，加一定比例二抗(in TBST)室温孵育1h。
8)显影。
孵育后用TBST洗涤3次，每次5min。利用Bio-Rad Chemi Doc XRS+凝胶成像系统检测目的条带。
油红O染色
1)细胞固定：细胞用PBS洗涤2-3次，去除死细胞，加入300μl 4％多聚甲醛固定20min；
2)加入1×PBS洗涤2次后，加入60％异丙醇漂洗10s，弃去异丙醇，晾干；
3)每孔加入500μl油红O染色1min；
4)加入PBS洗涤2-3次，去除背景的红色，在显微镜下观察，拍照。
【实施例1】RGS14过表达对肝细胞脂肪堆积的影响
构建过表达RGS14的慢病毒表达载体，转染HEK-293T细胞，包装慢病毒，感染L02细胞构建过表达RGS14的稳定细胞株(pHAGE-RGS14)，同时过表达空载体作为对照组(pHAGE组)，通过Western blot检测稳定细胞株是否高表达 RGS14；表达成功的L02细胞种板，分为4组，即pHAGE对照组，pHAGE-RGS14 对照组，pHAGE实验组，pHAGE-RGS14实验组。待细胞贴壁后，实验组加入棕榈酸酯(PA，终浓度0.4mM)和油酸(OA，0.8mM)刺激，同时对照组加入同等量的BSA，16h后进行油红O染色。
Western blot检测结果如图1所示，感染过表达RGS14慢病毒的L02细胞株 RGS14的蛋白表达量显著高于空载对照组。油红O染色结果如图2所示，BSA处理细胞时，对照组和RGS14过表达组细胞均无明显着色，而当加入PA和OA刺激后，与对照组相比，实验组被油红O染色的细胞数目及着色程度显著增高。但 RGS14过表达组细胞被油红O染色的细胞数目及着色程度与pHAGE实验组相比显著减弱，表明RGS14过表达能够抑制PA及OA刺激导致肝细胞脂质沉积。
上述结果表明RGS14过表达能够抑制PA及OA刺激导致肝细胞脂质沉积， RGS14在肝脏脂肪变性的病理过程中起着保护作用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 武汉大学
<120> 蛋白信号转导调控因子14在制备治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 40
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
tcgggtttaa acggatccat gccagggaag cccaagcacc 40
<210> 2
<211> 40
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gggccctcta gactcgagtc agagggctga gtcggtggtg 40

Claims (7)

1.蛋白信号转导调控因子14在制备保护肝脏的药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的药物具有抑制肝脏脂质蓄积的功能。
3.蛋白信号转导调控因子14在制备预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病药物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，脂肪肝及相关疾病包括但不限于：胰岛素抵抗、代谢综合征、肥胖、糖尿病、高血糖、高血脂症、单纯性肝脏脂肪变性、非酒精性脂肪性肝炎，肝纤维化、肝硬化、肝癌等。
5.权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于，所述的药物的活性成分是蛋白信号转导调控因子14。
6.根据权利要求1-4任一项所述的应用，其特征在于，所述的应用是蛋白信号转导调控因子14作为药物靶点筛选预防、缓解和/或治疗脂肪肝及相关疾病的药物，所述药物是提高蛋白信号转导调控因子14表达量的试剂。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的提高蛋白信号转导调控因子14表达量的试剂，给药方式为直接裸DNA注射法、脂质体包裹DNA直接注射法、金包被DNA基因枪轰击法、繁殖缺陷细菌携带质粒DNA法、复制缺陷腺病毒携带目的DNA法、PEG修饰蛋白药物注射法、脂质体包裹蛋白静脉注射法，或蛋白微球制剂皮下注射法。
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