轮状病毒感染对细胞内Ca2+介导的脂筏依赖性NHE3转运的调控作用

基本信息
批准号:81500433
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:王鹏
学科分类:
依托单位:郑州大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Nicholas C. Zachos,潘雪,蒋莉莉,范媛媛,梅永霞,王许乐
关键词:
细胞内Ca2+NHE3转运轮状病毒脂筏
结项摘要

Rotavirus (RV) infectious diarrhea is associated with elevation of intracellular Ca2+ induced by non structural protein 4 (NSP4) of RV. Our previous studies showed that NHE3 trafficking could be regulated by elevation of intracellular Ca2+. In preliminary experiments, we found that activity of NHE3 was significantly inhibited by infection with RV for 1 hour in monolayer polarized Caco-2/BBe cells expressing 3HA-NHE3, but total amount of NHE3 protein had no obvious change. It is well known that 50% of surface NHE3 was located in lipid raft. We proposed the hypothesis that RV infection could decrease surface express and biological activity of NHE3 by intracellular Ca2+ mediated NHE3 trafficking through a lipid raft-dependent mechanism and diarrhea was induced by decreasing sodium and water absorption. In this study, we will construct cell model of RV infectious monolayer polarized Caco-2/BBe cells expressing 3HA-NHE3, in vivo and in vitro ileum models of neonatal mice to verify the hypothesis. The regulation of RV on NHE3 trafficking through lipid raft-dependent mechanism mediated by intracellular Ca2+ was determined by using technologies such as measurement of Na+-H+ exchange activity using BCECF-AM, NHE3 surface biotinylation and confocal microscope in the presence or absence of MβCD or BAPTA-AM. In this study, we will investigate the mechanism of RV infectious diarrhea and provide clues of new targets for RV therapy.

轮状病毒(RV)感染性腹泻的发生与其NSP4蛋白引起细胞内Ca2+升高有关。前期工作中我们发现细胞内Ca2+升高可调控NHE3转运。预实验中发现RV感染表达3HA-NHE3单层极化Caco-2/BBe细胞1h后,NHE3活性抑制,而NHE3蛋白总量未发生明显变化。细胞表面NHE3约有50%位于脂筏,据此提出假说,RV感染可调控细胞内Ca2+水平,影响脂筏依赖性NHE3转运,降低细胞表面NHE3蛋白的量及其生物活性,减少钠水吸收,引起腹泻症状。为验证假说,本课题构建RV感染表达3HA-NHE3单层极化Caco-2/BBe细胞模型,乳鼠离体和在体回肠模型,利用MβCD和BAPTA-AM进行干预实验,通过BCECF-AM法测定Na+-H+交换活性,细胞表面NHE3生物素化法,激光共聚焦等技术研究RV感染对Ca2+介导的脂筏依赖性NHE3转运的调控,探讨RV感染性腹泻的发生机制,寻找新的治疗靶点。

项目摘要

背景:轮状病毒(rotavirus,RV)感染性腹泻的发生与其NSP4蛋白引起细胞内Ca2+升高有关。前期工作中我们发现细胞内Ca2+升高可调控钠-氢交换蛋白3(Na+/H+ exchanger 3,NHE3)的转运。预实验中发现RV感染表达3HA-NHE3单层极化Caco-2/BBe细胞1h后,NHE3活性抑制,而NHE3蛋白总量未发生明显变化。细胞表面NHE3约有50%位于脂筏,据此本研究提出假说,RV感染可调控细胞内Ca2+水平,通过脂筏依赖性NHE3转运机制降低细胞表面NHE3蛋白的量及其生物活性,减少钠水吸收,引起腹泻症状。.内容:构建RV感染表达3HA-NHE3单层极化Caco-2/BBe细胞模型,新生鼠离体回肠和在体模型,分别利用利用胆固醇破坏剂MβCD、细胞内钙离子络合剂BAPTA-AM、Cdc42阻断剂Pril-1和Clathrin阻断剂CPZ等不同阻断剂进行干预实验,通过BCECF-AM法测定Na+-H+交换活性,细胞表面NHE3生物素化法,免疫荧光法等技术研究细胞内Ca2+介导的脂筏依赖性转运机制在RV感染对NHE3蛋白调控机制中发挥的作用。.结果:RV感染能够明显抑制细胞表面NHE3蛋白的表达水平和生物活性,此抑制作用可被MβCD、BAPTA-AM和Pril-1所完全拮抗,而不能被 CPZ完全拮抗。在体模型研究结果发现,RV感染可升高新生鼠回肠含水量,这一作用可被MβCD、BAPTA-AM和Pril-1明显拮抗,而CPZ的拮抗作用不明显。.结论:RV感染抑制NHE3的作用可能是经由细胞内Ca2+介导的脂筏依赖性转运途径发挥的,例如Cdc42转运途径。而RV感染抑制NHE3的作用与Clathrin转运途径有一定的关系,但不是Clathrin依赖性途径的,还有其他的转运途径的参与。脂筏、细胞内钙离子水平和Cdc42可能是RV感染性腹泻的潜在治疗靶点。.意义:本课题深入探索RV感染性腹泻的发生机制,为RV感染性腹泻的预防和治疗寻找新的治疗靶点提供线索,为开发新的RV感染性腹泻治疗药物提供研究基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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