谷氨酰-脯氨酰-tRNA合成酶(EPRS)结构与功能的新认识

氨基酰-tRNA合成酶(ARS)催化特异的氨基酸结合到对应tRNA上,确保mRNA高精度地翻译为蛋白质。最近陆续报道ARS同时也在细胞基本生命活动如RNA运输、转录、翻译、免疫反应以及血管生成中充当重要的调节分子和活性成分。目前报道谷氨酰-脯氨酰-tRNA合成酶(EPRS)在具有催化谷氨酸和脯氨酸分别结合到不同tRNA上的功能之外,还可通过基因选择性沉默机制阻遏血浆铜蓝蛋白的表达,从而终止炎症反应等。本文就该酶结构与功能的研究新进展进行综述,并对其进行分子进化分析。

谷氨酰-脯氨酰-tRNA合成酶的非经典功能--炎症相关基因特异性的翻译沉默

氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)催化氨基酰化反应,为生物体内的蛋白质合成提供原料。哺乳动物细胞质中一种双功能aaRS谷氨酰-脯氨酰-tRNA合成酶(EPRS)通常负责将谷氨酸和脯氨酸分别接载到对应的tRNA的3'末端参与蛋白质翻译;此外,它还具有与氨基酰化经典功能无关的单核/巨噬细胞特异性炎症相关基因翻译沉默的非经典功能。在过去的十五年间,对于EPRS参与炎症反应相关基因表达调控的功能研究取得了一系列重要进展,揭示了看家基因EPRS与人类疾病发生和发展的潜在联系。

谷氨酰—脯氨酰-tRNA合成酶基因多态性与牛氨基酸和脂肪酸组成的关联分析

利用PCR-SSCP技术检测延边黄牛群体104个个体的谷氨酰—脯氨酰-tRNA合成酶基因多态性,并分析不同基因型个体背最长肌中氨基酸和脂肪酸含量的差异。结果表明:在延边黄牛群体中,共检测到3种谷氨酰—脯氨酰-tRNA合成酶基因型,分别命名为AA型、BB型、AB型,其基因型频率分别为28%、25%、47%;在谷氨酰—脯氨酰-tRNA合成酶基因4746 bp处发现C→T突变;AB型个体背最长肌的谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸含量显著高于AA型和BB型个体(P<0.05),组氨酸含量显著高于AA型个体(P<0.05);AB型个体背最长肌的棕榈油酸和油酸含量显著高于AA型和BB型个体(P<0.05)。研究结果为牛肉品质性状的遗传标记选择提供了理论依据。

急性淋巴细胞白血病患儿叶酰多聚谷氨酸合成酶和γ-谷氨酰水解酶基因表达与大剂量甲氨蝶呤疗效相关性

目的研究叶酰多聚谷氨酸合成酶(FPGS)、γ-谷氨酰水解酶(GGH)基因表达水平在急性淋巴细胞白血病(ALL)患儿和正常儿童中是否存在差异,并分析不同基因表达水平与大剂量甲氨蝶呤(MTX)疗效、毒副作用及预后的相关性。方法以深圳市儿童医院(我院)血液科收治的ALL初诊且接受大剂量MTX化疗患儿为ALL组,以非造血系统恶性疾病儿童为对照组;采用SYBR Green荧光定量RT-PCR检测ALL组骨髓和对照组外周血中FPGS与GGH基因相对表达水平,比较ALL组和对照组FPGS与GGH基因表达水平差异。进一步按照ALL组FPGS、GGH基因表达水平的中位数分为相应的高表达亚组和低表达亚组,分析FPGS、GGH不同表达亚组MTX疗效、毒副作用及预后的差异。结果 2003年1月至2013年12月61例ALL患儿进入分析,男39例,女22例,平均年龄4.6岁;对照组纳入30例,男19例,女11例,平均年龄4.2岁。ALL组FPGS、GGH基因相对表达水平及其比值中位数(P25~P75)分别为14.14(6.52~27.31)、9.34(4.97~14.22)和1.74(0.76~2.91),对照组分别为0.59(0.3~1.23)、3.00(0.94~5.26)和0.26(0.13~1.00),差异均有统计学意义(P均<0.01)。FPGS高表达和低表达亚组复发率分别为3.7%(1/27)和23.3%(7/30),差异有统计学意义(P<0.05)。FPGS基因表达水平升高增加发生中性粒细胞减少的风险(OR=4.17,95%CI:1.65~10.52,P=0.003)。GGH基因高表达水平增加肝毒性的风险(OR=5.61,95%CI:1.14~27.47,P=0.033)。未观察到FPGS/GGH比值对MTX疗效及毒副作用的影响。结论 ALL患儿FPGS、GGH基因表达水平及其比值高于正常儿童;FPGS基因表达水平对ALL患儿大剂量MTX疗效及毒副作用有一定的影响。

PI3K/Akt-aPKC_(ι/ζ)-Nrf2调控大鼠气道上皮细胞γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶表达

目的:观察香烟烟雾提取物(CSE)是否通过磷酯酰肌醇-3-激酶(PI3K)/Akt-不典型蛋白激酶Cι/ζ(aP-KCι/ζ)-核因子相关因子2(Nrf2)信号通路调控大鼠气道上皮细胞γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(-γGCS)表达。方法:用Western blot法检测-γGCS、Nrf2、p-Akt和p-aPKCι/ζ蛋白质,细胞免疫化学法观察-γGCS蛋白质表达,反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法检测-γGCSmRNA,免疫荧光法检测Nrf2蛋白质,流式分析法检测p-Akt阳性细胞率,双酶法测定-γGCS活性,酶循环分析法测定总还原型谷胱甘肽(GSH)含量。结果:暴露CSE 3 h,GSH含量显著升高,Nrf2胞核蛋白质、p-aPKCι/ζ蛋白质、p-Akt蛋白质及其阳性细胞率、-γGCS蛋白质及其mRNA和活性均显著增强。aPKCι/ζ抑制剂RO813220明显减弱p-aPKCι/ζ蛋白质、-γGCS蛋白质及其mRNA和活性表达,但增强Nrf2胞浆蛋白质表达,对p-Akt无影响。p-Akt抑制剂LY294002及RO813220+LY294002均降低p-aPKCι/ζ蛋白质、p-Akt蛋白质及阳性细胞率、-γGCS蛋白质及其mRNA和活性表达,增强Nrf2胞浆蛋白质表达。直线相关性分析显示Nrf2与-γGCS、p-Akt及p-aPKCι/ζ呈正相关,p-Akt与Nrf2、p-aPKCι/ζ及-γGCS呈正相关,p-aPKCι/ζ与Nrf2、p-Akt及-γGCS呈正相关(P<0.05)。结论:CSE可能通过PI3K/Akt-aPKCι/-ζNrf2调节-γGCS表达。

甲氨蝶呤注射液所致药物不良反应与叶酰多聚谷氨酸合成酶和γ-谷氨酰水解酶基因多态性的相关性

目的考察叶酰多聚谷氨酸合成酶(FPGS)rsl544105和γ-谷氨酰水解酶(GGH)rs3758149基因多态性与甲氨蝶呤(MTX)治疗非霍奇金淋巴瘤(NHL)所致药物不良反应的相关性。方法收集81例使用大剂量MTX化疗的NHL患者血样,用直接测序法检测FPGS rsl544105和GGH rs3758149基因多态性。用美国国立癌症中心通用药物不良反应术语标准统一评价MTX化疗后的药物不良反应。用SPPS软件分析FPGS rsl544105和GGH rs3758149基因多态性与MTX药物不良反应的相关性。结果 FPGS rsl544105位点GG、GA和AA基因的分布频率分别为6.17%,39.51%和54.32%,G和A等位基因的分布频率为25.93%和74.07%。GGH rs3758149位点CC、CT和TT基因的分布频率分别为65.43%,33.33%和1.23%,C和T等位基因的分布频率为82.10%和17.90%。FPGS rs1544105野生型(GG)和突变型(GA+AA)患者发生2级以上骨髓毒性和肝毒性的比例之间差异无统计学意义(P>0.05)。GGH rs3758149野生型(CC)和突变型(CT+TT)患者发生2级以上中性粒细胞减少的比例分别为35.85%和10.71%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 FPGS rsl544105可能与NHL患者MTX化疗后2级以上骨髓毒性和肝毒性发生率无相关性;而GGH rs3758149基因多态性与NHL患者MTX化疗后2级以上中性粒细胞减少发生率存在相关性。

γ-干扰素诱导人甲状腺细胞产生吲哚胺2,3-双加氧酶和色氨酰-tRNA合成酶

目的 探讨γ-干扰素（interferon-γ,IFN-γ）对甲状腺细胞内吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）和色氨酰-tRNA合成酶（TTS）表达的影响及其在Graves病中的免疫病理意义.方法 采用实时荧光定量PCR技术,检测经IFN-γ刺激后甲状腺细胞系Nthy-ori3-1和人甲状腺原代细胞内IDO和TTS mRNA表达情况,及甲状腺组织内IDO和TTS mRNA表达.结果 人甲状腺细胞系Nthy-ori3-1和人甲状腺原代细胞均可低表达IDO和TTS,经IFN-γ刺激后IDO和TTS mRNA量显著增加（P＜0.01）;Graves病患者甲状腺组织高表达TTS,较对照组有统计学差异（P=0.018 2）,IDO mRNA水平与对照组相比无明显统计学差异,但与IFN-y mRNA水平呈显著相关性（R2=0.716,P=0.002）.结论 Graves病发病早期,甲状腺细胞可能通过IFN-y上调IDO,TTS的表达,降解局部色氨酸,抑制自身反应性淋巴细胞功能,平衡过度的自身免疫反应.

缺血预处理通过抑制精氨酰-tRNA合成酶和Caspase-3表达减少脑梗死大鼠脑细胞的凋亡

目的探讨缺血预处理对脑梗死大鼠脑细胞的保护作用及其机制。方法120只SD大鼠按随机数字表法分为缺血预处理组(50只)、脑梗死组(50只)、假手术组(10只)、正常组(10只),前2组大鼠采用改良Longa线栓法制备大脑中动脉闭塞(MCAO)致脑梗死模型(缺血预处理组大鼠在造模前将线栓置入大脑中动脉阻断血流15 min),假手术组大鼠行假缺血预处理和假阻断大脑中动脉血流,正常组大鼠不做任何处理。分别于正常组和假手术组造模后24 h,缺血预处理组和脑梗死组造模后2 h、6 h、12 h、24 h、48 h,每组取10只大鼠,采用TUNEL染色检测小鼠缺血半暗带区细胞凋亡率,免疫组化染色检测小鼠缺血半暗带区含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(Caspase-3)的表达,RT-PCR和Western blotting法分别检测小鼠缺血半暗带区精氨酰-tRNA合成酶(ArgRs)基因和ArgRs蛋白的表达。结果与正常组和假手术组比较,脑梗死组大鼠造模后不同时间点缺血半暗带区细胞凋亡率、Caspase-3阳性表达率、ArgRs基因和ArgRs蛋白的表达均明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。与脑梗死组比较,缺血预处理组大鼠造模后不同时间点缺血半暗带区细胞凋亡率、Caspase-3阳性表达率、ArgRs基因和ArgRs蛋白的表达均明显降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论脑缺血预处理可以抑制脑梗死大鼠脑缺血半暗带区ArgRS基因及ArgRS蛋白、Caspase-3的表达,减少脑细胞的凋亡,从而起到脑保护作用。

香烟烟雾对大鼠气道上皮细胞γ谷氨酰半胱氨酸合成酶表达的调控作用

氧化／抗氧化失衡是慢性阻塞性肺疾病（COPD）的主要发病机制之一。本研究室前期的研究结果表明，抗氧化剂谷胱甘肽（GSH）及其合成限速酶γ谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-GCS）在COPD的抗氧化机制巾起重要作用。红系衍生的核因子相关因子2（Nrf2）是上调抗氧化基因表达的关键转录冈子，在抗氧化机制中发挥重要的作用，在COPD大鼠肺组织中磷脂酰肌醇-3-激酶／蛋白激酶B（P13k／Akt）信号通路可能通过激活Nrf2参与γ-GCS的表达调控。

AFP、GPDA-F与GGT-Ⅱ对原发性肝癌的互补诊断

目的 探讨联合检测甲胎蛋白（ＡＦＰ）、甘氨酰脯氨酸二肽氨基肽酶同工酶Ｆ（ＧＰＤＡ－Ｆ）和γ－谷氨酞转肽酶同工酶Ⅱ（ＧＧＴ－Ⅱ）对原发性肝癌的互补诊断价值。方法 对１０１例肝癌和１２４例其他肝病患者血清ＡＦＰ、ＧＰＤＡＦ和ＧＧＴ－Ⅱ进行了同步检测，对比分析联合检测这三项指标对肝癌的互补诊断价值。结果ＡＦＰ、ＧＰＤＡ－Ｆ和ＧＧＴ－Ⅱ诊断肝癌的敏感性分别为 ７２．３％、８５．１％和 ６６．３％；联合检测 ＧＰＤＡ－Ｆ和 ＧＧＴ－Ⅱ或 ＡＦＰ可使敏感性提高至 ９２．１％和 ９３．１％；三项指标联合检测使肝癌的检出率高达９７．０％。结论ＡＦＰ、ＧＰＤＡ－Ｆ和ＧＧＴ－Ⅱ之间存在有互补诊断价值，联合检测这三项标志物可提高肝癌尤其是ＡＦＰ阴性肝癌的诊断效率。

β-catenin、GS及GPC3在肝细胞癌组织的表达及意义

目的观察β-连环蛋白(β-catenin)、谷氨酰胺合成酶(GS)及磷脂酰肌醇蛋白聚糖3(GPC3)在肝细胞癌(HCC)组织的表达,探讨其对肝细胞癌的诊断价值。方法应用免疫组化EnVision法检测87例HCC、40例肝内胆管细胞癌(ICC)和70例癌旁良性肝组织β-catenin、GS及GPC表达水平。结果β-catenin、GS及GPC在HCC组织阳性率分别为72.41%、87.36%和73.56%;在ICC组织阳性率分别为70.0%、40.0%和2.5%;在癌旁良性肝组织阳性率分别为15.71%、5.71%和2.86%;β-catenin、GS及GPC3在HCC组织表达显著高于癌旁良性肝组织(P均<0.05);GS及GPC3在HCC组织表达显著高于ICC组织(P均<0.05)。GPC3在HCC组织不同病理分化程度差异有统计学意义(P<0.05)。HCC组织β-catenin与GPC3表达呈正相关(rs=0.229,P<0.05),β-catenin与GS表达无相关性(rs=0.164,P>0.05),GS与GPC3表达无相关性(rs=0.153,P>0.05)。结论β-catenin、GS及GPC异常表达在HCC发生、发展中具有重要作用;GS联合GPC3有助于鉴别HCC、ICC及癌旁良性肝组织。

常山酮抗原虫作用研究进展

寄生虫病是世界上最具破坏性和普遍性的传染病之一,造成每年数万人死亡的同时也导致巨大经济损失。常山酮(halofuginone)是从植物常山中分离提取的活性成分常山碱的卤代衍生物,具有强大的抗原虫活性。与常山碱相比,常山酮毒副作用更小的特点使其在疾病治疗上更有优势。近年来,常山酮在癌症、纤维化和自身免疫性疾病等方面的生物活性引起广泛关注。在人医临床上,常山酮针对杜兴氏肌肉营养不良症、实体瘤等的作用研究已进入临床试验阶段。在兽医临床上,常山酮氢溴酸盐和常山酮乳酸盐已分别被FDA和欧盟授权用于预防和治疗家禽球虫病和反刍动物隐孢子虫病。据报道,常山酮对疟原虫、弓形虫、泰勒虫、利什曼原虫等原虫的感染也有高效的治疗作用。氨酰-tRNA合成酶是寄生虫病治疗的新兴靶点,本文归纳总结了常山酮对多种原虫的作用以及抑制脯氨酰-tRNA合成酶的相关机制,以期为后续常山酮抗原虫的理论研究和临床应用提供参考依据。

GPC3、GS、HSP70在肝细胞癌中的表达及意义

目的研究免疫组织化学套餐磷脂酰肌醇蛋白聚糖-3(glypican-3,GPC3)、热休克蛋白70(heat shock protein70,HSP70)、谷氨酰胺合成酶(glutamyne synthetase,GS)在肝细胞癌(HCC)诊断中的应用。方法对85例HCC进行组织学观察,病理学分级;免疫组织化学方法检测上述病例中GPC3、GS、HSP70的表达情况。结果 85例HCC病例中,GPC3阳性表达率为88.24%(75/85),GPC3在肝细胞癌的阳性表达率随着分化的升高而递增,高分化与中低分化者GPC3的表达差异有统计学意义,与分化程度相关,其中7例可见癌旁再生结节个别细胞阳性表达;85例中80例HSP70均有不同程度的阳性表达,与HCC分化无明显相关,3例癌周组织中可见汇管区周围肝细胞着色;GS在HCC及周围肝组织的表达方式不同,HCC中有67.06%(57/85)阳性表达,GS的阳性表达与分化无明显相关性。结论 HSP70、GS、GPC3 3个指标的应用对于HCC的诊断具有各自的优点和缺点,在日常工作中,需在HE形态学基础上,结合上述3个指标的分布特点和表达强弱综合评估,免疫组化指标的应用可以进一步提高HCC诊断的可靠性。

MTHFD1及FPGS和GGH基因多态性对大剂量甲氨蝶呤中枢疗效的影响

目的探讨亚甲基四氢叶酸脱氢酶(MTHFD1)、叶酰多聚谷氨酸合成酶(FPGS)和γ-谷氨酰水解酶(GGH)的基因多态性与大剂量甲氨蝶呤(HD-MTX)对非霍奇金淋巴瘤(NHL)患者中枢治疗效果之间的相关性。方法接受HD-MTX化疗的原发中枢或中枢转移的NHL患者共71例,用Sequenom MassARRAY时间飞行质谱检测MTHFD1、FPGS和GGH的基因型分布情况,根据卢加诺缓解标准评价用药后的中枢治疗效果,用SPSS 22.0版软件分析MTHFD1、FPGS和GGH基因型对疗效的影响。结果MTHFD1 rs2236225基因分型与疗效之间有显著相关性(P=0.011),FPGS rs10106和GGH rs1800909基因多态性对疗效无影响(P>0.05);纳入年龄、性别、疾病分期、MTX剂量等因素进行多元回归分析后,MTHFD1 rs2236225基因分型与疗效仍有显著相关性(P=0.023)。结论MTHFD1的基因多态性可能影响MTX的中枢治疗效果,需要进一步扩大样本确定;未观察到FPGS、GGH基因多态性与MTX疗效之间有明显的相关性。

紫癜灵对慢性免疫性血小板减少症患者Trp代谢的影响

目的:观察紫癜灵对慢性免疫性血小板减少症(ITP)阴虚血热证患者吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)/色氨酰-t RNA合成酶(TTS)介导的色氨酸(Trp)代谢途径的影响。方法:选取健康志愿者(正常对照组)与慢性ITP阴虚血热证患者(患者组)各20例。正常对照组不做任何处理,慢性ITP阴虚血热证患者采用紫癜灵治疗。治疗前后分别采集患者的肝素抗凝血标本,检测CD4+及CD8+T淋巴细胞中IDO、TTS表达及血浆Trp、Kyn浓度。结果:完全反应10例,有效7例,无效3例,有效率85.0%。患者组治疗前CD4+、CD8+T淋巴细胞IDO的平均荧光强度低于正常对照组(P<0.05),TTS的平均荧光强度高于正常对照组(P<0.05)。治疗后,患者组CD4+、CD8+T淋巴细胞中IDO的平均荧光强度较治疗前上升(P<0.05),TTS的平均荧光强度较治疗前下降(P<0.05)。患者组治疗前血浆Trp及Kyn浓度均高于正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,患者组Trp浓度较治疗前降低,差异有统计学意义(P<0.05);Kyn浓度较治疗前升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:紫癜灵可能通过影响慢性ITP阴虚血热证患者体内IDO/TTS介导的Trp代谢途径发挥其治疗作用。

EPRS1通过影响趋化因子的表达与功能促进肝癌细胞的恶性表型

目的:探讨谷氨酰脯氨酰t RNA合成酶在人肝细胞癌中促癌的潜在机制。方法:siRNA抑制Hep3B细胞中EPRS1的表达,RNA-seq检测其与对照组之间的差异基因,TCGA-LIHC数据集中验证,GO和GSEA分析差异基因参与的细胞生物学过程。结果:检测差异基因304个,其中上调基因98个(32.2%),下调基因206个(67.8%),GO分析提示下调基因主要的分子功能是影响CXCLR受体结合和趋化因子活化。GSEA分析提示随着EPRS1的降低细胞因子与其受体的相互作用相关通路受到影响。而在基因表达水平层面发现趋化因子家族中的5种基因表达水平下降,在TCGA-LIHC数据集中分析表明其中CXCL5和CCL20在肝癌样本中高表达(P<0.05),且与EPRS1表达水平呈正相关。结论:EPRS1通过提高多种趋化因子的表达并影响趋化因子与其受体结合过程发挥促癌作用。

IDO/TTS色氨酸代谢途径对类风湿关节炎滑膜T细胞增殖的影响

自身反应性T细胞在类风湿关节炎(RA)疾病的发生发展中发挥着极其重要的作用,抑制这群细胞是RA治疗的关键。表达吲哚胺2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)的树突状细胞(DC)能够通过此代谢通路剥夺环境中的色氨酸,并生成促凋亡因子犬尿氨酸等,使T细胞的增殖和功能受抑制,最终诱导机体的免疫耐受状态。然而IDO是否参与了RA中自身反应性T细胞存在的调节尚未明了。我们利用RA患者以及正常人来源的标本发现导致自身反应性T细胞在RA中持续存在的可能机制:RA患者关节滑膜液(SF)来源DC高表达功能性的IDO,它可以抑制正常人外周血T细胞的增殖,但对于RA患者滑液的T细胞增殖的抑制能力明显减弱。同时发现RA患者滑液T细胞上高表达色胺酰-tRNA合成酶(TTS),TTS可以将色氨酸加载到它特异的tRNA上,形成的色氨酰-tRNA复合物构成了蛋白质合成的色氨酸库,拮抗了IDO对T细胞的增殖抑制作用。这意味着通过调控IDO/TTS色氨酸代谢途径,影响RA患者T细胞的增殖,有可能清除自身反应性T细胞介导的慢性免疫炎症。

川崎病患儿治疗前后血浆IDO活性及TTS浓度变化及意义

为研究川崎病患儿急性期治疗前后血浆吲哚胺2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO)活性及色氨酰-tRNA合成酶(tryptophanyl-tRNA synthetase,TTS)浓度的变化及其与川崎病冠状动脉瘤(coronary artery aneurysm,CAA)的关系,采用ELISA检测患儿血浆中TTS含量,高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测血浆中色氨酸(tryptophan,Trp)、犬尿氨酸(kynurenine,Kyn)浓度,用Kyn/Trp比值表示IDO活性,分析其在川崎病治疗前后与正常对照组的水平变化,以及在CAA组与无CAA(non-CAA,NCAA)组中TTS浓度和IDO活性变化。结果显示,与正常对照组比较,川崎病急性期患儿治疗前IDO活性明显升高(P<0.05),TTS浓度无显著变化;川崎病急性期患儿治疗后IDO活性较治疗前显著下降(P<0.05),TTS浓度升高(P<0.05),同时IDO活性及TTS浓度在CAA组与NCAA组中差异无统计学意义(P>0.05)。研究表明,川崎病急性期存在Trp代谢异常,IDO/TTS介导的Trp代谢途径参与了川崎病的发病过程,IDO活性及TTS浓度变化与CAA的发生无相关性。