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随着2006年人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)完成,诞生了大批新基因。迄今公认的人类编码蛋白质的基因数量大约在20,000-25,000个,其中大部分基因功能尚不明确,这就为该领域的研究提供了广泛的研究空间。摆在我们面前的关键问题之一就是如何将基因组序列信息转化为基因功能信息,研究基因编码的蛋白质在生理及病理状态下的表达量的变化、与其它生物分子的相互作用关系以及作用机制、开展与免疫系统相关的分子机理研究、发掘潜在的免疫相关分子,从而有助于深入认识疾病与基因的内在联系以及疾病发生的分子机制,为基因相关疾病的治疗寻找新的靶点。 2008年,国家人类基因组北方研究中心对人类基因组数据库进行生物信息学分析,筛新的潜在细胞因子编码基因,并进行功能筛选和系统研究,获得若干候选基因,验证多种蛋白,人跨膜蛋白98(transmembrane protein98,TMEM98)就是其中之一。迄今为止,对TMEM家族成员功能知之甚少,作用机制更是鲜有报道。人TMEM98是没有任何功能性文章报道的新基因,定位于17q11.2区段,有两种可变剪切体,分别是TMEM98-v1和TMEM98-v2,v2的5非编码区与v1略有不同,但两种突变体编码产物相同。编码一个由226个氨基酸组成的非经典分泌蛋白,分子量24.6 kDa,等电点4.718。各种属之间同源性较高,与小鼠的蛋白的同源性达到98.7%。TMHMM分析预测其为Ⅰ型膜分子,但Signal P预测其N端的21个氨基酸是典型的信号肽,与跨膜区(4-26氨基酸)重合,表明TMEM98可能为一种新的分泌蛋白,TMEM98在受到多种炎性因子刺激后表达上调,表明其可能与炎症的发生、发展密切相关。而肿瘤又与炎症密切相关,多数肿瘤都伴有炎症损伤,炎症微环境又可促进肿瘤细胞的生存和发展。因此,TMEM98蛋白可能作为抗炎和抗肿瘤药物研发的新靶点。 本实验研究目的: 1.体外实验:建立克雷伯杆菌(klebsiella pneumonia,Kp)肺炎动物模型,给予TMEM98,观察该蛋白对动物生存率、炎症部位中性粒细胞浸润、外周血及肺组织炎性因子产生情况的影响; 2.体内实验:TMEM98刺激HUVEC、THP-1,分析对细胞因子、黏附分子、细胞增殖、凋亡以及相关通路的影响。 方法: 1.动物生存率及肺组织学检测,建立正常对照组(气管内注射PBS20μl)、给菌(气管内注射109 cfu/ml Kp20μl)组及同时给菌(气管内注射109 cfu/ml Kp20μl)+TMEM98(注菌后1h尾静脉注射TMEM98100 ng/只)组,观察6h、12h、24h动物生存率;分离肺组织,用于HE染色; 2.建立肺炎模型,设正常对照组(气管内注射PBS20μl)、给菌(气管内注射108 cfu/ml Kp20μl)组及同时给菌(气管内注射108 cfu/ml Kp20μl)+TMEM98(注菌后1h尾静脉注射TMEM98100 ng/只)组,收集支气管肺泡灌洗液,检测其髓过氧化物酶活性;分离血清,应用流式细胞术CBA法检测血清中炎症因子水平;分离肺组织,实时定量PCR检测炎症相关因子IL-1β、IL-6、KC、TNF-α、IFN以及通路蛋白NF-κB的表达情况; 3.炎性相关细胞株培养,MTT法检测TMEM98对人脐静脉内皮细胞HUVEC细胞增殖和凋亡的影响;收集HUVEC细胞,调整浓度为1×106个/ml,设立PBS绢(10μg/ml PBS)、TNF组(10μg/ml TNF-α)、TMEM98组(100 ng/ml)、TNF+TMEM98组(10μg/ml TNF-α+100 ng/ml TMEM98),各组给予相应处理后4h,实时定量PCR检测TMEM98对HUVEC炎性细胞因子(CXCL-2、MCP-1、IL-6)mRNA表达的影响;收集THP-1细胞,调整浓度为1×106个/ml,建立PBS组(1μg/mlPBS)、LPS组(1μg/ml LPS)、TMEM98组(400 ng/ml)、LPS+TMEM98组(1μg/mlLPS+400 ng/ml TMEM98),作用后4h,实时定量PCR检测TMEM98对THP-1炎性细胞因子(CXCL-2、IL-8) mRNA表达的影响;同样剂量和分组处理HUVEC后48 h,Western blotting检测TMEM98对HUVEC粘附分子VCAM-1、细胞内信号转导分子MAPK8、转录因子NF-κB的蛋白水平影响。 结果: 1.体内实验: (1)生存率实验提示TMEM98可抑制炎症损伤导致的死亡; (2)支气管肺泡灌洗液中髓过氧化物酶活性检测表明TMEM98可抑制中性粒细胞的浸润; (3)炎症因子检测表明TMEM98在mRNA以及蛋白质水平均可抑制炎症相关因子的产生; 2.体外实验: (1)体外细胞增殖和凋亡实验:TMEM98对TNF-α诱导的HUVEC增殖有抑制作用,但对凋亡无明显影响; (2)实时定量PCR检测炎性因子: TMEM98对TNF-α、LPS诱导HUVEC、THP-1炎症相关因子的产生(IL-6、IL-8、CXCL-2)有显著抑制作用; (3) Western blotting方法检测炎症相关通路蛋白:TMEM98能抑制TNF-α上调HUVEC细胞VCAM-1、NF-κB、MAPK8的表达。推测TMEM98对炎性细胞因子、蛋白的抑制作用可能与NF-κB、MAPK8两条通路有关。 结论: 1.生物信息学分析TMEM98为分泌型蛋白且与炎症有相关性; 2.TMEM98对炎症可能具有潜在抑制作用; 3.TMEM98对HUVEC增殖表现出抑制作用,该抑制作用的机制研究可以作为下一步研究方向; 4.TMEM98对多种细胞因子的释放表现出或诱导或抑制作用,该抑制作用可能与NF-κB、MAPK8通路有关。深入探讨TMEM98对某种细胞因子或者某个通路的作用机制均可作为后续研究目的进行深入研究。