rhBMP-2和FGF-2对成骨细胞矿化及ENPP1、ANK、TNAP表达的影响

目的:研究重组人骨形态发生蛋白(rhBMP-2)和重组人碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2)对成骨细胞(MC3T3-E1 Subclone 14)矿化及焦磷酸合成酶(ENPP1)、跨膜蛋白(ANK)和组织非特异性碱性磷酸酶(TNAP)表达的影响,探讨生长因子影响细胞矿化的机制。方法:将MC3T3-E1 Subclone 14细胞分成3组:成骨细胞诱导液(OS)成骨诱导培养组(对照组),OS与rhBMP-2培养组(rhBMP-2组),OS与FGF-2培养组(FGF-2组)。培养12 d后进行ALP活性检测及茜素红染色,实时荧光定量PCR检测矿化相关基因ENPP1、ANK和TNAP表达的差异。结果:rhBMP-2组ALP活性以及钙化结节明显高于对照组,ENPP1、ANK和TNAP均高表达;FGF-2组ALP活性以及钙化结节明显低于对照组,ENPP1和ANK呈高表达,TNAP低表达。结论:rhBMP-2和FGF-2通过调节ENPP1、ANK和TNAP的表达变化来影响骨的矿化。

ENPP1基因在人卵巢的定位表达及其与多囊卵巢综合征的关系

目的胰岛素抵抗及其伴随的高胰岛素血症是多囊卵巢综合征(PCOS)重要的病理生理改变,核苷酸内焦磷酸酶/磷酸二酯酶1(ENPP1)表达异常与胰岛素抵抗有关,本研究拟了解ENPP1基因在卵巢颗粒细胞中的表达及其与PCOS的关系,为进一步研究ENPP1在卵巢中的生理功能及PCOS的发病机制打下基础。方法收集PCOS患者(PCOS组)12例,以及排卵功能正常的单纯输卵管因素不育及男性不育的正常体重妇女(非PCOS组)22例患者的卵巢颗粒细胞。利用mRNA RT-PCR、原位杂交和实时荧光定量PCR的方法检测ENPP1在育龄期妇女及PCOS妇女颗粒细胞中的表达。结果RT-PCR的方法及原位杂交结果均显示,ENPP1在颗粒细胞胞浆中表达。ENPP1在PCOS组的2-ΔCt值为1.67±0.89,高于非PCOS组的2-ΔCt值0.94±0.76,两组间差异有统计学意义(P=0.017)。结论ENPP1在卵巢颗粒细胞中的表达差异提示,ENPP1参与了颗粒细胞的生理功能及卵巢中PCOS发病的病理机制。

PRPS1 I72位点突变对急性淋巴细胞白血病耐药性的影响及其机制研究

目的·研究磷酸核糖焦磷酸合成酶1(phosphoribosyl pyrophosphate synthetase 1,PRPS1)I72位点突变是否能使急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)细胞对巯嘌呤类化学治疗(化疗)药物6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine,6-MP)、6-硫代鸟嘌呤(6-thioguanine,6-TG)产生耐药性,并解释其作用机制。方法·将临床上已发现的PRPS1基因的各突变(I72F、R177S、V316L)和2个ALL细胞系(KOPN72bi和RS4;11)中存在的PRPS1基因突变(V208A、V289A)分别插入融合了绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的载体pGV303中,用已证明的对巯嘌呤类化疗药耐药的PRPS1 A190T突变为阳性对照,对该类药不耐药的空载体pGV303(Vector)、PRPS1野生型(wild type,WT)及PRPS1 I72V突变为阴性对照。将上述构建好的载体瞬时转染入HEK-293T细胞(简称293T细胞)中,并采用蛋白质印迹法(Western blotting)检测PRPS1各突变体在293T细胞中的蛋白表达情况。采用药物敏感性实验检测并计算6-MP或6-TG对上述瞬转PRPS1各突变体的293T细胞的半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC_(50))。随后,除PRPS1 I72F和I72V之外,将第72位异亮氨酸(isoleucine,I)变成其他氨基酸的多个突变即I72M、I72L、I72N、I72S、I72T分别插入载体pGV303中,瞬时转染入293T细胞后采用Western blotting、药物敏感性实验检测各突变体在293T细胞中的蛋白表达情况以及6-MP或6-TG的IC_(50)。采用慢病毒感染法将PRPS1 WT、I72F、I72V、A190T及载体pGV303感染REH细胞系,通过流式细胞术分选GFP阳性细胞以获得PRPS1各突变体稳定表达的细胞,并采用Western blotting及药物敏感性实验检测各突变体在REH细胞中的蛋白表达情况以及6-MP或6-TG的IC_(50),用以验证293T细胞获得的药物敏感性实验结果。采用AnnexinⅤ/DAPI双染法评估各REH细胞系的凋亡情况,并通过Western blotting检测各REH细胞系的DNA损伤相关蛋白[S139位点磷酸化的组蛋白H2AX(phosphorylated H2AX-S139,γ-H2AX)、磷酸化的细胞周期检验点激酶2(phosphorylated check point kinase 2,pCHK2)]和细胞凋亡相关蛋白聚(腺苷二磷酸核糖)聚合酶剪切体[cleaved poly(ADP-ribose)polymerase,cleaved PARP]的表达水平。使用PDB数据库(Protein Data Bank)中编号为2HCR(PDB code 2HCR)的PRPS1晶体结构图,通过三维成像及PyMOL软件预测并绘制I72位点、I72V和I72F的氨基酸残基及空间构象图。结果·Western blotting结果显示,瞬时转染的外源性PRPS1各突变蛋白在293T细胞中成功表达;药物敏感性实验结果显示,表达PRPS1 I72F、R177S、V316L、V208A与阳性对照A190T的293T细胞对6-MP或6-TG的IC_(50)均远高于表达V289A及阴性对照Vector、PRPS1 WT、PRPS1 I72V的细胞(均P=0.000)。将第72位异亮氨酸变成其他氨基酸后,Western blotting结果显示瞬时转染的外源性PRPS1 I72位点的各突变蛋白在293T细胞中成功表达;药物敏感性实验结果显示,表达PRPS1 I72M、I72F、I72L、I72N、I72S、I72T与A190T的293T细胞对6-MP或6-TG的IC_(50)均远高于表达Vector、PRPS1 WT、PRPS1 I72V的细胞(均P=0.000)。慢病毒感染REH细胞后,Western blotting结果显示在已构建的稳定细胞系中PRPS1 WT、A190T、I72F、I72V的蛋白高表达且表达量相似;药物敏感性实验结果显示,表达PRPS1 I72F、A190T的REH细胞对6-MP或6-TG的IC_(50)均远高于表达Vector、PRPS1 WT、PRPS1 I72V的细胞(均P=0.000),与293T细胞中瞬时转染得到的药物敏感性结果一致。AnnexinⅤ/DAPI双染法、DNA损伤和凋亡相关蛋白的Western blotting检测的结果均显示,经6-MP处理后,表达PRPS1 A190T、I72F的REH细胞系的DNA损伤和凋亡率明显低于表达Vector、PRPS1 WT、PRPS1 I72V的细胞(均P=0.000)。蛋白结构分析结果显示,PRPS1 I72F会使PRPS1的空间构象发生改变。结论·PRPS1 I72F、R177S、V316L、V208A、I72M、I72L、I72N、I72S、I72T突变可使细胞获得对巯嘌呤类化疗药的耐药性,PRPS1 V289A、I72V突变不影响细胞对巯嘌呤类化疗药的敏感性。293T中的药物敏感性实验结果和REH中的药物敏感性实验结果一致,证明293T细胞可以作为检测PRPS1突变对巯嘌呤类化疗药物耐药性的快速研究模型。PRPS1 I72位点突变对巯嘌呤类化疗药耐药性的影响可能与PRPS1结构发生改变有关。

PRPS1基因p.C60Y新突变导致CMTX5综合征型聋的临床表型及分子病因学研究

目的研究一个中国汉族X连锁Charcot-Marie-Tooth病5型(CMTX5)综合征型听力损失家系的临床表型和分子病因。方法分析一个中国汉族CMTX5综合征型听力损失家系的调查资料、临床检查结果和遗传学特征,提取家系成员的外周血DNA,应用高通量测序筛选出候选致病基因,然后利用Sanger测序进行验证,确定病因,逆转录荧光定量PCR检测PRPS1基因mRNA在先证者外周血的表达水平。结果该家系共2代4人,先证者(Ⅱ-2,6岁)为先天性感音神经性听力损失及运动神经障碍的CMTX5典型临床表型,但视力正常。全基因组测序发现一个尚未报道过的PRPS1基因错义突变p.C60Y(c.179G>A),通过Sanger测序验证为新发突变,在各种物种中高度保守,而且符合X连锁遗传模式。结合既往PRPS1基因型-表型关联情况,确定该突变为该家族综合征型聋的致病原因。PRPS1基因p.C60Y突变型在先证者外周全血中的mRNA表达水平与野生型无显著差异。结论PRPS1基因p.C60Y突变为该X-连锁隐性遗传CMTX5综合征型听力损失家系的致病突变。

镁对人血管平滑肌细胞钙化的作用

目的:研究镁对高钙高磷诱导的人血管平滑肌细胞(hVSMC)钙化的影响。方法:无菌条件下提取胎儿脐动脉平滑肌细胞,分为正常对照组(A组)、高钙高磷组(B组)、高钙高磷+硫酸镁组(C组)。B组、C组培养3d后,部分(B1组、C1组)继续高钙高磷培养液培养,部分(B2组、C2组)换用普通培养液培养。于12h、24h、72h、第4、第7、第10天测定细胞层钙含量,并采用Western blot法测定核心结合因子1(cbfa1)、磷酸核糖焦磷酸合成酶2(Prps2)蛋白表达水平。结果:B组钙含量升高,C组较B组、C1组较B1组、C2组较B2组,钙含量均明显下降(P<0.05)。Western blot结果显示,12h、24h、72h B组Cbfa1表达升高,C组表达降低(P<0.05);第4、第7、第10天,C1组较B1组、C2组较B2组,Prps2表达升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:高钙高磷促进hVSMC钙化,镁抑制了hVSMC钙化进展,激活了Prps2蛋白表达,促进了钙化消退。

甲氨蝶呤可逆转PRPS1基因突变引起的急性淋巴细胞白血病细胞对6-巯基嘌呤的耐药性

目的 :探讨甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)是否可以逆转磷酸核糖焦磷酸合成酶1(phosphoribosyl pyrophosphate synthetase 1,PRPS1)基因突变引起的急性淋巴细胞白血病细胞对6-巯基嘌呤(6-mercaptopurine,6-MP)的耐药性,并初步探讨其可能的作用机制。方法 :将携带野生型(wide type,WT)PRPS1基因以及A190T或S103T突变型PRPS1基因的重组慢病毒分别感染人急性淋巴细胞白血病Reh细胞以感染空载体GV303作为空白对照),采用细胞活力实验和蛋白质印迹法验证上述细胞系构建成功。分别用MTX和6-MP单药以及MTX+6-MP联合用药处理各细胞系,然后锥虫蓝拒染法和AnnexinⅤ/7-AAD双染法分别检测细胞的增殖和凋亡情况;蛋白质印迹法检测DNA损伤相关蛋白和凋亡相关蛋白的表达水平;细胞活力实验和液相色谱-质谱联用法分别检测MTX作用各细胞系后,6-MP对细胞的半数抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)、6-MP代谢产物以及次黄嘌呤水平的改变。结果:外源性PRPS1蛋白在Reh细胞中成功过表达,而且与对照组GV303和WT细胞系相比,感染PRPS1突变基因的A190T和S103T细胞系均对6-MP和MTX耐药,差异均具有统计学意义(P值均<0.001)。与MTX和6-MP单药组相比,MTX+6-MP联合用药可以更有效地抑制A190T和S103T细胞的增殖(P值均<0.001),促进细胞凋亡(P<0.01,P<0.001),上调磷酸化组蛋白H2AX(phosphorylated H2AX,γH2AX)、磷酸化细胞周期检验点激酶(2phosphorylated checkpoint kinase 2,p-Chk2)及聚(腺苷二磷酸核糖)聚合酶[poly(ADP-ribose)polymerase,PARP]剪切体的表达(P<0.05,P<0.01,P<0.001)。此外,MTX处理各细胞后,6-MP对A190T和S103T细胞的IC50值远远低于MTX未处理组P值均<0.001),且细胞中次黄嘌呤的水平明显降低(P值均<0.001),而6-MP的代谢产物硫代次黄嘌呤核苷酸(thioinosine monophosphate,TIMP)和硫代鸟嘌呤核苷酸(thioguanosine monophosphate,TGMP)的水平均明显升高(P值均<0.001)。结论 :MTX可以逆转PRPS1基因突变引起的急性淋巴细胞白血病细胞对6-MP的耐药性,其机制可能与其抑制次黄嘌呤的异常积累有关。

PRPS1基因及其突变与相关临床综合征的研究进展

PRPS1基因编码的磷酸核糖焦磷酸合成酶(PRS)1是参与核酸合成的第一限速酶,其对细胞功能,特别是嘌呤、嘧啶相关的合成、代谢等有重要影响。当PRPS1基因突变引起PRS1晶体结构改变时,其编码的PRS1活性也将发生改变,进而不仅会导致嘌呤和嘧啶代谢紊乱,还会引起细胞能量代谢紊乱。此外,遗传性PRPS1基因突变会引起高耗能组织器官的功能异常,出现一系列的临床综合征。在肿瘤患者中也存在体细胞的PRPS1基因突变,可引起肿瘤耐药复发。总之,PRS1在能量代谢、细胞信号转导及核酸合成等方面发挥关键作用,对维持人体正常生理活动具有重要意义。笔者拟就PRPS1基因编码的PRS1在人体的生理功能和晶体结构、PRPS1基因及其突变对细胞代谢的调节及PRPS1基因突变相关临床综合征等方面进行综述。