硒蛋白K在神经细胞中功能的研究

论文摘要

目的:硒是哺乳动物必需的一种微量营养元素,主要以硒代半胱氨酸的形式存在于各种硒蛋白中,并通过硒蛋白来发挥其生物学功能。硒蛋白K（SELENOK）是人类基因组中编码的25种硒蛋白中的一种,它是位于内质网膜（endoplasmic reticulum,ER）上的单次跨膜蛋白,含有一个硒代半胱氨酸（Sec）残基。研究发现SELENOK作为一种DHHC6（其中每个字母表示催化结构域中的一个氨基酸）酶的伴侣分子,在多种蛋白质翻译后棕榈酰化的修饰过程中起着重要作用。SELENOK是Ca2+通道蛋白肌醇-1,4,5-三磷酸受体（IP3R）棕榈酰化所必需的。在小鼠中敲除SELENOK会降低免疫细胞的钙流。在心肌细胞中过表达SELENOK会降低细胞内活性氧的水平和过氧化氢的敏感性。但目前关于SELENOK在神经细胞中功能的研究尚未见明确报道。我们的前期研究发现:硒对神经系统具有良好的保护作用,而硒在生物体内主要是通过硒蛋白来发挥生物学功能,因此我们想探究一下SELENOK在神经细胞中的作用。方法:为了探究SELENOK的在神经细胞中的功能,我们通过基因敲除（CRISPR-Cas9）技术敲除了小鼠神经母细胞瘤中的硒蛋白K(SELENOK-/-),得到两株细胞系分别命名为C13和C15。SELENOK基因敲除细胞加入1uMol/L硒代蛋氨酸（Se-Me）处理24h后,Western-blot实验检测以下蛋白表达水平:内质网应激标志性蛋白（BIP、CHOP、ATF6）、凋亡相关蛋白（Calpain2、Caspase12、Caspase3）;钙离子、ROS和细胞凋亡检测试剂盒分别检测胞内钙离子浓度、氧化应激水平和细胞凋亡水平。体内方面,我们采用Morris水迷宫、旷场、高架十字迷宫、恐惧箱实验检测SELENOK-/-小鼠认知功能和焦虑情况。Western-blot实验检测以下蛋白表达水平:内质网应激标志性蛋白（BIP、CHOP、ATF6）、凋亡相关蛋白（Calpain2、Caspase12、Caspase3）、内质网硒蛋白（SELENOS、SELENOM、SELENON、SELENOF、SELENOT、DIO2）、抗氧化相关硒蛋白（SELENOR、GPX-4、TRXR-1、GPX-1）。使用相对和绝对定量同位素标记（iTRAQ）的方法,检测七月龄SELENOK-/-小鼠海马组织的差异表达蛋白并且进行生物信息学的分析。生化分析仪检测了小鼠的?-淀粉酶、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、甘油三酯、葡糖糖的水平。通过与三转基因（3xTg）AD小鼠杂交,选育了基因型为SELENOK-/-、APP+/-、Tau+/-、PS1+/-的杂交小鼠,并通过PET/CT检测不同基因型小鼠的糖代谢、氨基酸代谢、多巴胺代谢。结果:与N2a细胞相比,SELENOK基因敲除的C15和C13细胞的ROS的水平、细胞凋亡率、胞内钙离子浓度均显著增加（***p<0.001,**p<0.01,**p<0.01）。BIP、CHOP、ATF6表达水平显著性增加（**p<0.01,***p<0.001,**p<0.01;*p<0.05,**p<0.01,*p<0.05）。Calpain2、Caspase12、ACT-Caspase12、Caspase3的表达水平显著性增加（**p<0.01,**p<0.01,**p<0.01,**p<0.01;*p<0.01,**p<0.01,***p<0.001,**p<0.01）在行为学方面,与野生型（wild type,WT）C57小鼠相比,SELENOK-/-小鼠的逃避潜伏期无明显变化;而在探索实验中,其24h、72 h后原平台象限停留时间和跨越平台次数较对照组均显著降低（**p<0.01,*p<0.05）。旷场实验中,SELENOK-/-小鼠运动距离显著性降低（*p<0.05）。在高架十字迷宫实验中,SELENOK-/-小鼠进入开放臂的次数和在开放臂停留的时间与对照组相比均明显下降（**p<0.01,***p<0.001）,SELENOK-/-小鼠在闭合臂停留的时间显著性增加（***p<0.001）。在恐惧箱实验中,训练期SELENOK-/-小鼠恐惧时间与对照组相比明显上升（**p<0.01）,关联测试C57小鼠与SELENOK-/-小鼠恐惧时间无明显变化,变更关联和条件刺激检测表明与C57小鼠相比,SELENOK-/-小鼠恐惧时间显著性降低（*p<0.05）。而在SELENOK-/-小鼠皮层区,其ATF6、CHOP表达水平显著性增加（***p<0.001,**p<0.01）;Calpain2、Caspase12、ACT-Caspase12、Caspase3表达水平显著性增加（*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001,*p<0.05）。同时内质网硒蛋白SELENOM、SELENOS、SELENON表达水平显著性增加（*p<0.05）,SELENOT、DIO2的表达水平无明显变化。抗氧化硒蛋白GPX-4的蛋白表达水平明显上升（*p<0.05）,GPX-1、SELENOR、TRXR-1的蛋白表达水平有下降的趋势,但无统计学差异。在海马区,ATF6、CHOP表达水平显著性增加（**p<0.01,**p<0.01）,Calpain2、Caspase12、ACT-Caspase12、Caspase3表达水平显著性增加（*p<0.05,***p<0.001,***p<0.001,*p<0.05）。SELENOM、SELENOS的表达水平显著性增加（*p<0.05,**p<0.01）,SELENOT、SELENOF、SELENON的表达水平无明显变化。抗氧化硒蛋白GPX-4的蛋白表达水平显著性增加（**p<0.01）,GPX-1、SELENOR、TRXR-1的蛋白表达水平无明显变化。通过iTRAQ分析,我们共筛选到124个差异表达蛋白,其中,上调的差异表达蛋白67个,下调的差异表达蛋白57个。差异表达蛋白主要集中在碳代谢、氨基酸的代谢、氧化磷酸化及戊糖磷酸代谢方面,并与帕金森病、亨廷顿病、阿尔茨海默病、非酒精性脂肪性肝病密切相关。生化分析的结果表明SELENOK基因敲除后会导致小鼠血液葡萄糖的含量显著性上升（*p<0.05）,高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、胆固醇的含量显著性下降（**p<0.01,*p<0.05,**p<0.01）,甘油三酯的含量有下降的趋势,但无统计学差异。PET/CT检测结果表明:与对照组C57小鼠相比,SELENOK-/-小鼠皮层区及海马区多巴胺转运、糖代谢都显著性降低（***p<0.001,**p<0.01;***p<0.001,**p<0.01）。3-Tg AD小鼠皮层区及海马区的多巴胺转运也显著性降低（**p<0.01;**p<0.01）。与SELENOK-/-小鼠相比,SELENOK-/-APP+/-Tau+/-PS1+/-小鼠脑内多巴胺转运显著性升高（****p<0.0001,****p<0.0001）。结论:综上所述,SELENOK基因敲除后可以显著性降低小鼠的学习记忆能力,增加小鼠的焦虑;提高小鼠脑内内质网应激水平;并促进神经细胞的凋亡。此外SELENOK基因敲除可以显著影响小鼠脑内其他硒蛋白的表达水平,降低糖代谢和多巴胺代谢,提高血液葡萄糖水平,降低高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、胆固醇的水平。SELENOK基因敲除能够提高神经细胞内钙离子及氧化应激水平,促进内质网应激的发生及神经细胞的凋亡。因此,SELENOK在调控神经细胞钙离子平衡、氧化应激、内质网应激、凋亡及糖代谢方面具有重要作用,进而对小鼠认知功能具有一定影响。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾师政

导师: 宋国丽

关键词: 硒蛋白,凋亡,内质网应激,代谢

来源: 深圳大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,基础医学

单位: 深圳大学

分类号: R329.2

总页数: 89

文件大小: 5340K

下载量: 33

相关论文文献

• [1].硒蛋白-P与直肠癌发生的相关性研究[J]. 基层医学论坛 2020(28)
• [2].硒蛋白生理功能及其在畜禽生产中的应用[J]. 饲料广角 2018(04)
• [3].硒对人肾小球系膜细胞硒蛋白表达的影响[J]. 临床和实验医学杂志 2018(21)
• [4].硒蛋白N结构及功能的研究进展[J]. 生命科学 2017(08)
• [5].硒蛋白W生物学功能及其与疾病关系的研究进展[J]. 科技展望 2016(31)
• [6].硒蛋白P基因多态性的研究进展[J]. 国外医学(医学地理分册) 2009(04)
• [7].硒蛋白H减缓谷氨酸对神经细胞损伤的作用[J]. 临床与实验病理学杂志 2016(10)
• [8].硒-汞双元素标记策略识别硒蛋白/多肽[J]. 分析化学 2015(09)
• [9].硒蛋白W生物学功能及其与疾病关系的研究进展[J]. 国外医学(医学地理分册) 2015(03)
• [10].硒蛋白P基因多态性研究进展[J]. 生命科学研究 2014(05)
• [11].几种硒蛋白简介[J]. 现代化农业 2009(10)
• [12].硒蛋白P与2型糖尿病及胰岛素抵抗的关系研究进展[J]. 生命的化学 2015(05)
• [13].硒蛋白家族及其功能的研究进展[J]. 中国兽医杂志 2014(07)
• [14].硒蛋白S的生物学功能[J]. 化学进展 2009(Z2)
• [15].硒蛋白K在小鼠中的组织差异表达及T淋巴细胞内定位[J]. 热带医学杂志 2014(11)
• [16].转化生长因子-β1与硒蛋白P在慢性应激性抑郁发生中的作用及关系[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版) 2014(04)
• [17].鲤鱼硒蛋白W基因的克隆、序列分析及其组织表达[J]. 四川动物 2014(06)
• [18].植物硒及其含硒蛋白的研究[J]. 生命科学 2012(02)
• [19].硒镉互作对体外培养鸡淋巴细胞硒蛋白K和硒蛋白S表达的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医 2012(19)
• [20].血管硒蛋白与动脉粥样硬化[J]. 化学进展 2009(05)
• [21].硒蛋白在内皮细胞发育和心肌功能中的重要作用[J]. 国外医学(医学地理分册) 2010(01)
• [22].硒蛋白M及其与重大疾病的关系[J]. 化学进展 2013(04)
• [23].硒蛋白S基因多态性研究进展[J]. 生命科学 2012(05)
• [24].茶渣硒蛋白的分离纯化及其性质研究[J]. 食品与机械 2018(11)
• [25].硒蛋白S单核苷酸多态性与鲍曼不动杆菌感染相关性研究[J]. 解放军医学院学报 2015(09)
• [26].硒蛋白P结构及功能的研究进展[J]. 中国生物制品学杂志 2013(03)
• [27].硒蛋白R——一个独特的甲硫氨酸亚砜还原酶[J]. 化学进展 2018(10)
• [28].猪硒蛋白P基因克隆、鉴定及组织mRNA相对表达量分析[J]. 动物营养学报 2016(03)
• [29].硒化合物在HepG2细胞中代谢生成硒蛋白效应[J]. 中国公共卫生 2015(06)
• [30].内质网硒蛋白的研究进展[J]. 中国科学:化学 2014(04)

标签：硒蛋白论文;  凋亡论文;  内质网应激论文;  代谢论文;