基于网络药理学及分子对接探究四黄止痢复方治疗仔猪腹泻的作用机制

【目的】利用网络药理学方法探究四黄止痢复方治疗仔猪腹泻的作用机制并进行分子对接模拟验证。【方法】在TCMSP数据库收集黄芩、黄柏、大黄、黄连、板蓝根和甘草的活性成分及对应靶点,在GeneCards数据库收集仔猪腹泻相关靶点,并通过UniProt数据库对收集到的靶点进行标准化。通过Venn在线作图网站获得共有靶点,并使用Cytoscape 3.9.1制作药物-靶点网络图得到主要活性成分。对共有靶点进行蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)、GO功能和KEGG通路富集分析,制作PPI网络图,筛选出核心靶点。利用PubChem和PDB数据库分析主要活性成分及靶点的3D结构文件,并通过Discovery Studio 2019 Client软件进行分子对接。【结果】四黄止痢复方治疗仔猪腹泻的主要活性成分为汉黄芩素、β-谷甾醇、金合欢素、去氢丹参酮ⅡA和四氢小檗碱,核心靶点包括肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、胱天蛋白酶3(caspase-3,CASP3)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL6)、血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor A,VEGFA)和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)。GO功能富集分析结果显示,四黄止痢复方主要作用靶点的生物学功能富集到RNA聚合酶Ⅱ启动子转录调控、细胞凋亡、血管生成、IL8产生、细胞因子活性、生长因子活性等条目。KEGG通路富集分析结果显示,四黄止痢复方主要作用靶点富集在信号转导、免疫系统、病毒性感染等相关分子信号通路。分子对接结果表明,汉黄芩素与TNF,去氢丹参酮ⅡA、四氢小檗碱和金合欢素与STAT3都显示出良好对接活性。【结论】四黄止痢复方可能通过汉黄芩素、β-谷甾醇、金合欢素、去氢丹参酮ⅡA和四氢小檗碱等主要活性成分作用于IL6、VEGFA、STAT3、TNF、CASP3等靶点,进而通过癌症通路、脂质与粥样动脉硬化和人巨细胞病毒感染等通路对仔猪腹泻起到抗炎、抗氧化等治疗效果,体现了中药的多成分、多靶点、多通路的特点。

ETEC感染猪小肠上皮细胞初期差异表达cricRNA的筛选

【目的】分析产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)感染猪小肠上皮细胞(IPEC-J2)初期宿主细胞内环状RNA(circularRNA,circRNA)的表达谱变化,并探究其调控机制。【方法】采用Illumina PE150测序平台对ETEC感染IPEC-J2细胞进行转录组测序,利用生物信息学在线软件筛选出差异表达circRNAs,经过GO功能和KEGG通路富集分析筛选出ETEC感染相关circRNAs,用IRESfinder和PFAM 33.1软件进行circRNAs编码潜能预测;随机挑选5个差异表达circRNAs,用实时荧光定量PCR验证circRNAs表达情况及核糖核酸酶R(RNase R)消化结果。【结果】转录组测序结果显示,共获得201个差异表达circRNAs,其中95个表达上调和106个表达下调。GO功能富集分析表明,ETEC感染初期circRNAs来源基因主要影响细胞形态、细胞代谢和泛素蛋白连接酶活性等功能。KEGG通路富集分析显示,circRNAs可能参与氨基酸代谢途径、泛素介导的蛋白质水解通路、黏合连接和肌动蛋白细胞骨架调节等信号通路。circRNAs编码潜能预测发现4个具有编码潜能的circRNAs,其中novel_circ_0009996和来源基因TNFAIP3共同富集在NF-κB和TNF信号通路。实时荧光定量PCR结果显示,5个circRNAs的表达水平与测序结果一致,差异表达circRNAs均为环状RNA分子,测序结果准确可靠。【结论】ETEC感染IPEC-J2细胞初期差异表达circRNAs和其来源基因主要参与炎症反应、基因表达的转录后调控、细胞免疫过程、细胞骨架、细胞增殖和凋亡等相关生物过程,其中novel_circ_0009996具有编码潜能,主要富集在NF-κB和TNF信号通路。研究结果为深入探究circRNA在ETEC感染初期的调控机制提供理论基础。

鸡源IL-21基因的密码子优化、表达及生物活性分析初探

本研究旨在对鸡IL-21基因进行克隆、密码子优化、表达分析及生物活性初步研究,为进一步研究其功能奠定基础。首先利用生物信息学软件对鸡IL-21基因进行序列分析,然后,通过RT-PCR扩增鸡的IL-21基因,构建真核表达质粒pcDNA3.1A-IL-21-wt/MH,根据人偏爱密码子对鸡IL-21基因进行密码子优化,构建真核表达质粒pcDNA3.1A-IL-21-opt/MH。测序正确后转染HEK293T细胞进行表达,经His标签纯化后,通过脾脏淋巴细胞增殖实验鉴定纯化后的IL-21蛋白生物活性。结果显示,扩增的鸡IL-21序列与Genbank中的IL-21序列相对比有2个碱基发生突变(141C→141T,312C→312T),但不影响氨基酸序列;生物信息学分析表明,鸡IL-21基因含有信号肽序列可介导其分泌表达,同时含有1个潜在的N-糖基化位点;Western blot在培养基和细胞内均检测到鸡IL-21蛋白的表达;密码子优化后IL-21表达水平与野生型相比显著升高(P<0.0001);MTT法检测发现,纯化后的IL-21具有增强淋巴细胞增殖的功能。综上所述,本试验成功构建了鸡IL-21的真核表达载体,通过密码子优化提高了IL-21在真核细胞中的表达且表达的蛋白具有良好的生物活性,为进一步探索IL-21蛋白功能奠定一定的基础。

基于猪小肠上皮细胞炎症模型分析产肠毒素大肠杆菌诱导的转录组表达变化

【目的】分析产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)诱导猪小肠上皮细胞(IPEC-J2)炎症反应的主要宿主调控基因及相关分子通路,为进一步揭示ETEC感染引发炎症反应的作用机制提供理论依据。【方法】用感染复数(multiplicity of infection, MOI)为100的ETEC菌液感染IPEC-J2细胞,18 h后收集细胞上清,通过ELISA方法检测炎性因子白细胞介素1β(interleukin 1β,IL-1β)的分泌水平。由Illumina PE150测序平台进行高通量转录组测序,通过edgeR v 3.12.1软件对测序结果进行差异表达分析,利用GOseq和KOBAS 2.0软件对得到的差异表达mRNA进行GO功能和KEGG通路富集分析,随机挑选5条差异表达mRNA,利用实时荧光定量PCR对其验证。【结果】试验成功建立了ETEC感染诱导的IPEC-J2细胞炎症模型。与对照组相比,炎症模型组共发现529条差异表达mRNA,其中236条表达上调,293条表达下调,包括HSP90AA1、CGNL1、CADPS2、EHBP1等免疫相关基因。GO功能分析表明,ETEC感染后差异表达mRNA显著富集于细胞组分和生物过程,包括细胞内成分(intracellular part)、细胞质(cytoplasm)、核成分(nuclear part)、胞内膜结合细胞器(intracellular membrance-bounded organelle)、膜结合细胞器(membrance-bounded orgabelle)及细胞进程(cellular process)等。KEGG通路分析表明,炎症模型中差异表达基因大多数被注释到疾病相关通路及Toll样受体信号通路、mTOR信号通路、细胞周期、黏附连接等免疫相关信号通路。利用实时荧光定量PCR验证随机挑选的5条差异表达mRNA,结果与测序报告中差异表达mRNA变化趋势一致,证明测序结果可信。【结论】HSP90AA1、CGNL1、CADPS2和EHBP1等基因可能在ETEC黏附IPEC-J2细胞并诱导炎症反应中发挥关键作用,并通过Toll样受体、mTOR等信号通路进行免疫调控。研究结果为进一步揭示ETEC感染诱导炎症反应的分子机制及相关调控网络提供参考依据。