基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2的活性小分子筛选及其生物学功能研究

来源 :上海中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Lynn_lin
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目的:  基于针刺治疗过敏性哮喘的良好临床疗效,围绕前期发现的Transgelin-2是针刺抗哮喘的关键靶标蛋白,本课题利用虚拟筛选分子对接技术获得基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白三维结构的候选小分子,通过高通量细胞实时检测技术和分子相互作用技术进一步筛选获得具有针刺抗哮喘作用的活性小分子,并验证活性小分子的生物学功能,以期为基于针灸效应物质基础研究的靶标发现和创新药物发展提供一条可能的新途径。  方法:  基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白磁共振三维结构利用分子对接技术进行小分子虚拟筛选,获得相应候选小分子(CAT, Compound ofAcupuncture-anti-asthma Target)。制备氯化乙酰胆碱(Acetylcholine chloride,Ach)诱导的原代分离培养的大鼠气道平滑肌细胞(Airway smooth muscle cells,ASMCs)和人ASMCs收缩模型,通过细胞高通量实时分析系统(电阻法),用不同检测方案观察候选小分子对ASMCs收缩效应的影响,筛选获得具有针刺抗哮喘活性的小分子。构建pColdI-Transgelin-2质粒,诱导表达并纯化获得高纯度Transgelin-2蛋白,为功能验证提供工具蛋白。通过表面等离子共振技术(SPR,Surface plasmon resonance),确认活性小分子和针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白的结合。利用RNA干扰法获得Transgelin-2蛋白低表达的人及大鼠ASMCs,进一步验证与Transgelin-2蛋白有结合的针刺抗哮喘活性小分子对针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白低表达ASMCs的作用,并用水溶性四唑盐(Water-solubletetrazolium salt,WST-1)方法检测有结合活性小分子对细胞活性的影响。  结果:  1.基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白磁共振20个三维构象中的4个构象,利用分子对接技术虚拟筛选获得275个候选小分子。  2.候选小分子CAT12、CAT124、CAT208、CAT236可以拮抗20mM Ach引起大鼠ASMCs收缩;CAT14、CAT20、CAT150、CAT164可以促进20mM Ach引起大鼠ASMCs收缩。  3.候选小分子CAT101、CAT103、CAT111在30min时对2mM Ach诱导的人ASMCs收缩存在预防效果;CAT12、CAT105、CAT108、CAT112、CAT113、CAT115、CAT116、CAT118、CAT120在30min时对20mM Ach诱导的人ASMCs收缩存在预防效果。  4.候选小分子CAT57、CAT88、CAT251在30min时对20mM Ach诱导的人ASMCs收缩存在治疗效果;CAT12、CAT125、CAT240、CAT248、CAT249、CAT266、CAT294在5min内对20mM Ach诱导的人ASMCs收缩有治疗效果。  5.CAT102、CAT104、CAT106、CAT113、CAT114、CAT115、CAT116、CAT118在30min时对2mM Ach诱导的人ASMCs收缩有促进效果。CAT101、CAT103、CAT106、 CAT109、CAT114、CAT125、CAT240、CAT248、CAT249、CAT253、CAT266、CAT294在30min时对20mM Ach诱导的人ASMCs收缩有促进效果。  6.成功构建pColdII-Transgelin-2质粒,诱导表达并纯化获得针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白,纯度高于90%。  7.利用基于SPR技术的BIAcore(Biomolecular Interaction Analysis coretechnology)实验筛选88个活性小分子,确认活性小分子CAT12和针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白的结合。  8.基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白结构的活性小分子CAT12在0.1μM、1μM、10μM浓度对2mM Ach诱导的大鼠ASMCs收缩具有明显的剂量依赖的拮抗作用(均P<0.05),但对Transgelin-2低表达大鼠ASMCs收缩不具有明显拮抗作用(均P>0.05)。  9.基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白结构的活性小分子CAT12(1μM、10μM)在5min内对20mM Ach诱导的人ASMCs收缩具有明显拮抗效果(均P<0.05),但对Transgelin-2低表达人ASMCs收缩不具有明显拮抗作用(均P>0.05)。  10.在WST-1检测体系下,1μM、50μM、500μM针刺抗哮喘活性小分子CAT12在24h、48h、72h对人ASMCs细胞活性均无抑制作用(均P>0.05)。  结论:  1.基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白三维结构,利用分子对接技术虚拟筛选获得275个的候选小分子。  2.气道平滑肌活性筛选获得拮抗收缩活性潜力的小分子24个,促进收缩活性潜力的小分子22个。  3.分子相互作用确认针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白和活性小分子CAT12存在剂量依赖的结合,CAT12是基于针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白结构的活性小分子。  4.功能验证证明,结合针刺抗哮喘靶标Transgelin-2蛋白的活性小分子CAT12具有调控气道平滑肌细胞收缩舒张的活性,具有抗哮喘新药研发价值。
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