目的:探讨基于定量蛋白质组学串联质谱标签（TMT）技术筛选糖尿病足皮肤抗菌肽的可行性和价值。方法:收集2017年4月至2018年12月在东南大学附属中大医院行清创手术的糖尿病足患者的下肢溃疡周围皮肤全层和同期行其他手术非糖尿病患者的下肢皮肤全层标本各3例患者标本。利用TMT技术分别对上述标本进行蛋白组学分析，筛选出发生显著变化的差异蛋白。搜索UniProt-GOA数据库对鉴定到的差异蛋白生物学作用阐释。以鉴定到的蛋白为背景，利用Fisher精确检验法评价差异表达蛋白。利用InterPro数据库分析差异表达蛋白功能结构域的富集情况。结果:共发现133个差异蛋白，其中表达上调和下调的蛋白分别为101个和32个。基因本体（GO）富集分析表明，在蛋白生物学过程中最显著富集的过程为对细菌的防御过程，其次为抗菌体液反应过程。共有19个蛋白涉及对细菌的防御反应过程，其中18个蛋白发生了上调，1个蛋白发生了下调。差异蛋白上调倍数达4倍以上的共有8个，分别为蛋白为溶菌酶C、中性粒细胞弹性蛋白酶、杀菌渗透性增加蛋白、乳铁蛋白、膜相关磷脂酶A2、肽聚糖识别蛋白1、免疫球蛋白J链和蛋白S100-A12。共有8个蛋白涉及抗菌体液反应过程，其中7个蛋白与对细菌的防御反应中涉及的蛋白重叠。通过蛋白互作分析显示，差异表达的抗菌反应蛋白形成了一个包含14个节点和34条边的复杂调控网络，平均节点度为4.86，聚类系数为0.652。结论:通过TMT标记蛋白组学技术发现，参与对细菌的防御反应及抗菌体液免疫反应的差异蛋白，如溶菌酶C、中性粒细胞弹性蛋白酶、杀菌渗透性增加蛋白、乳铁蛋白、膜相关磷脂酶A2、肽聚糖识别蛋白1、免疫球蛋白J链和蛋白S100-A12，有望成为治疗糖尿病足感染的新靶点。

目的 研究斯氏按蚊肽聚糖识别蛋白S2(PGRP-S2)的功能及其对按蚊体内共生菌稳态的影响.方法 将羽化后2～4日龄雌性斯氏按蚊分为对照组(喂食10％蔗糖溶液)、感染血组(叮咬原虫血症为4％～8％的伯氏疟原虫ANKA感染小鼠)和健康血组(叮咬健康小鼠),每组60只,饱血24 h后分离中肠和其余组织,用Trizol法提取RNA,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测pgrp-s2基因的相对转录水平.将羽化后0～1日龄雌性斯氏按蚊分为对照组(喂食10％蔗糖溶液)与抗生素处理组(喂食含有青霉素、链霉素和庆大霉素的10％蔗糖溶液),每组30只,喂养5 d后分离中肠和其余组织,RT-qPCR检测pgrp-s2基因的相对转录水平.将雌性斯氏按蚊分为pgrp-s2敲低组和绿色荧光蛋白基因(gfp)对照组,每组60只,分别注射pgrp-s2的双链RNA(dsRNA)和gfp基因dsRNA(69 nl/只),2 d后每组取蚊虫提取RNA,RT-qPCR检测pgrp-s2的相对转录水平,提取DNA并使用16S rRNA特异性引物PCR检测蚊虫体内共生菌总量.分别取30只pgrp-s2敲低组和gfp对照组按蚊,用107个/ml摩氏摩根氏菌液浸湿棉球喂养5 d后,提取RNA,RT-qPCR检测获得共生菌16S rRNA相对总量和摩氏摩根氏菌的相对数量;提取pgrp-s2敲低组和gfp对照组按蚊中肠组织RNA,转录组测序后进行聚类分析、京都基因与基因组百科全书(KEGG)功能注释和富集分析.使用SMART网站预测分析PGRP-S2氨基酸序列后利用CLC Main Workbench软件进行比对.克隆按蚊pgrp-s2基因,利用昆虫杆状病毒表达系统(pFastbac Ⅰ)在SF9细胞中表达PGRP-S2重组蛋白,Western blotting检测蛋白表达情况.取10、20、40 μg/ml纯化后的PGRP-S2重组蛋白溶液(以蛋白缓冲液为对照)分别与40 μg赖氨酸(Lys)型肽聚糖和二氨基庚氨酸(DAP)型肽聚糖孵育,每间隔12 h测定相对吸光度(A540值)以判定肽聚糖的降解情况,验证PGRP-S2的酰胺酶活性.结果 RT-qPCR结果显示,吸血后24 h,感染血组、健康血组和对照组按蚊中肠pgrp-s2的相对转录水平分别为1 590.0±665.2、126.8±100.4和15.84±6.92,感染血组高于对照组(t=2.38,P＜0.05);对照组按蚊中肠的pgrp-s2的相对转录水平高于其余组织(1.71±0.51)(t=2.04,P＜0.05).抗生素处理组按蚊中肠pgrp-s2的相对转录水平为0.33±0.18,低于对照组的117.9±54.5(t=2.16,P＜0.05).pgrp-s2敲低组按蚊体内共生菌16S rRNA相对总量为3 653±2 023,低于gfp对照组的14 982±3 892(t=2.58,P＜0.05);摩氏摩根氏菌饲喂后,pgrp-s2敲低组按蚊体内摩氏摩根氏菌的相对数量为571 517± 61 258,低于gfp对照组的919 754±123 397(t=2.53,P＜0.05).转录组分析结果显示,pgrp-s2敲低可以上调按蚊免疫相关的Toll/Imd通路、mTOR通路、FoxO通路基因,下调脂肪酸代谢、三羧酸循环等代谢相关基因.10、20、40 μg/ml PGRP-S2重组蛋白与DAP型肽聚糖孵育48 h后,相对A540值分别为0.49±0.07、0.40± 0.10和 0.44±0.07,均低于对照的 0.90±0.09(t=3.53、3.65、3.97,均P＜0.05);但与 Lys型肽聚糖孵育 48 h后,相对A540值分别为0.52±0.03、0.62±0.03和0.65±0.04,与对照(0.64±0.05)的差异均无统计学意义(t=1.95、0.31、0.11,均P＞0.05).结论 斯氏按蚊体内pgrp-s2主要在中肠表达,且表达水平受共生菌调控.PGRP-S2重组蛋白可以降解DAP型肽聚糖,具有酰胺酶活性,可通过负调节免疫反应和调节代谢反应调控按蚊体内共生菌水平.

Toll样受体3(TLR3)是用于识别双链RNA的一种重要模式识别受体.利用RT-PCR和RACE技术克隆了日本鳗鲡TLR3(AjTLR3)基因cDNA全长序列,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测分析该基因在日本鳗鲡各组织器官以及体外肝脏细胞的表达水平变化,以期对日本鳗鲡TLR3基因的序列特征及其功能进行研究.结果表明:AjTLR3基因全长3383 bp,开放阅读框为2766 bp,编码921个氨基酸.该蛋白具有16个LRR的胞外结构域、跨膜结构域以及TIR结构域,其中在TIR结构域含有一个高度保守的氨基酸残基Tyr778.AjTLR3基因在日本鳗鲡各组织器官中均有表达,其中肝脏表达量最高;经poly I:C刺激后在血、肠、肝脏、脾脏、皮肤、心脏及肌肉组织中均显著提高;而LPS刺激后,仅在肝脏和肠中有显著提高.日本鳗鲡肝脏细胞体外实验结果显示:poly I:C处理后12 h和24 h表达水平显著增高,CpG-DNA和肽聚糖处理后24 h表达量均有显著增加;而细菌浓度达到107 CFU/mL和108 CFU/mL后,AjTLR3基因表达水平分别在24 h、12 h显著增高并达到峰值.以上研究表明,AjTLR3在日本鳗鲡抵御病毒及细菌的免疫应答过程中具有重要作用.

目的 构建金黄色葡萄球菌PGRP基因片段的原核表达,对表达产物进行生物信息学分析. 方法 根据GenBank中收录的金黄色葡萄自溶素(autolysin,AtlA)基因序列(AC:D17366),设计其中pgrp基因片段的特异性引物,并通过NCBI Blast,在收录的所有金黄色葡萄球菌菌株中对相应的基因序列进行保守性分析.提取金黄色葡萄球菌(ATCC25923)的全基因组DNA为模板,采用PCR技术扩增pgrp基因序列,构建该基因的克隆载体pEASY-T1/pgrp及表达载体pET-32a(+)/pgrp,通过IPTG诱导表达重组蛋白PGRP.利用生物信息学相关软件(ProtParam、ProtScale、SignalP 4.1 server、Signal-3L、TMpred、DAS、NetPhos 2.0 Server)分析rPGRP蛋白的理化性质、信号肽、跨膜域及磷酸化位点等生物学信息. 结果 成功构建重组质粒pEASY-T1/pgrp及表达载体pET-32a(+)/pgrp,构建的克隆质粒测序结果与GenBank中金黄色葡萄自溶素AtlA基因序列(AC:D17366)的相似性为95.7％.获得的rPGRP分子质量单位约为20×103.生物信息学方法分析rPGRP片段由155个氨基酸组成,分子质量单位(Mr)为17.440 95×103,理论pI为5.45,是一种稳定的亲水性蛋白,该蛋白无信号肽且为非跨膜蛋白,属于胞外蛋白. 结论 成功构建金黄色葡萄球菌自溶素酰胺酶PGRP的原核表达系统.获得的约20×103肽聚糖识别蛋白片段为稳定的亲水性胞外蛋白.

[目的]阐明在响应细菌感染的过程中,埃及伊蚊Aedes aegypti体内肽聚糖识别蛋白PGRP-LC(AaPGRP-LC)的功能.[方法]使用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析埃及伊蚊感染阴沟肠杆菌Enterobacter cloacae后不同时间抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs)基因的表达情况.结合RNA干扰技术和qPCR技术检测干扰AaPGRP-LC后免疫相关基因转录模式的变化.使用原核表达系统表达AaPGRP-LC,并通过Ni2+-NTA柱纯化,通过免疫印迹分析检测所纯化蛋白的质量.[结果]阴沟肠杆菌感染埃及伊蚊6h后埃及伊蚊体内抗菌肽基因的转录水平显著升高.干扰AaPGRP-LC并用阴沟肠杆菌感染后,埃及伊蚊体内重要抗菌肽基因的转录水平显著降低,同时埃及伊蚊免疫缺陷(immune-deficiency,IMD)通路和Toll信号(Toll-like receptors)通路的免疫相关基因的表达量也显著降低.纯化得到条带单一的AaPGRP-LC蛋白.[结论]AaPGRP-LC参与调控埃及伊蚊重要抗菌肽基因的转录,在埃及伊蚊响应细菌感染的过程中起到了重要的调控作用.AaPGRP-LC在参与调控IMD通路的同时,也可能参与了Toll信号通路的调控过程.从原核表达系统中获得的AaPGRP-LC重组蛋白可用于下一步的功能研究.

实验构建了大鲵短型肽聚糖识别蛋白PGRP-S的真核表达质粒, 并对其功能进行了初步的研究.序列分析显示, 所克隆的大鲵PGRP-S的N端不含有信号肽; 其编码的氨基酸序列具有2个相距较近的半胱氨酸残基以及2个Zn2+结合位点.Western-blotting检测结果显示大鲵PGRP-S既可分泌到胞外, 也可滞留在胞内.体外抗菌实验的结果表明,过表达大鲵PGRP-S能显著抑制迟缓爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)在HEK293T细胞内和胞外培养基中的增殖.此外, 过表达大鲵PGRP-S能诱导NF-κB启动子的活性; 能结合Lys-type和Dap-type的肽聚糖但不能降解它们.研究结果表明大鲵PGRP-S在功能上类似于哺乳动物而有别于硬骨鱼类短型的肽聚糖识别蛋白.

肽聚糖识别蛋白(Peptidoglycan recognition proteins,PGRPs)是一类高度保守的模式识别受体(Pattern recognition receptors,PRRs)家族,能够识别细菌细胞壁的主要成分肽聚糖,进而激活并调节机体的先天性免疫反应.目前已报道的鱼类PGRP共23种,根据氨基酸序列的不同,PGRPs主要分为3类,分别是短型、中型和长型PGRPs.尽管鱼类PGRPs在大小、结构域布局及亚细胞定位方面有一定差异,但其C端的PGRP结构域是高度保守的.鱼类PGRPs在不同组织中广泛表达,在不同细菌的刺激下,鱼类PGRPs在各免疫组织的表达量均明显改变,推测鱼类PGRPs参与了机体的免疫应答过程.此外,鱼类PGRPs在生理过程、胚胎发育的先天性免疫调节中也扮演了重要角色.目前有关鱼类PGRPs的功能研究主要集中在病原识别能力,酰胺酶活性、杀菌抑菌性和免疫调节机制四个方面,尽管已经取得了一定的进展,然而对其作用机制的研究还不够深入,未来需要进一步深入的研究.针对鱼类PGRPs的结构、表达及功能进行综述,旨在为今后深入研究鱼类PGRPs的功能及应用提供思路.

通过室内生物测定,筛选对小菜蛾Plutella xylostella具有高毒力的球孢白僵菌Beauveria bassiana菌株,分析小菜蛾应对球孢白僵菌浸染的免疫应答基因.采用新一代Illumina高通量测序技术对接种/感染48h与未接种的小菜蛾样品分别进行转录组测序,筛选差异表达基因;结合生物信息学分析差异表达基因的功能、分类及涉及的信号通路等.结果表明接种小菜蛾48h后诱导2 434个基因发生差异表达,包括1 080个上调基因和1 354个下调基因.GO分类结果表明,这些差异表达基因(DEGs)被注释到45个GO term中,包括23个生物学过程,12个细胞组分和10个分子功能.KEGG分析表明,1 308个DEGs被富集到25个功能途径,这些DEGs包括497个上调基因和811个下调基因.分析发现,DEGs编码蛋白包含肽聚糖识别蛋白、丝氨酸蛋白酶55、丝氨酸蛋白酶抑制剂以及细胞色素P450 6K1类的免疫相关蛋白.另外,组蛋白、磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶、双链RNA结合蛋白、黑芥子酶等基因在球孢白僵菌侵染过程中也高表达,推测这些基因可能参与小菜蛾应对球孢白僵菌侵染的免疫反应.研究结果为进一步研究小菜蛾免疫相关基因的功能奠定了基础.

[目的]旨在研究光滑鳖甲Anatolica polita肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins,PGRPs)基因ApPGRP表达模式及其对下游免疫相关基因的表达调控,以及重组蛋白ApPGRP与细菌的结合能力.[方法]构建原核表达载体pET-28a-ApPGRP,转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3),诱导表达并纯化重组蛋白His-ApPGRP,分别测定其与金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus和肽聚糖(peptidoglycan,PGN)的结合能力.金黄色葡萄球菌S.aureus刺激后,利用qRT-PCR检测光滑鳖甲6龄幼虫体内ApPGRP、抗菌肽基因ApAttacin2和ApAttacin1、防御素基因ApDefensin、丝氨酸蛋白酶基因ApSP和丝氨酸蛋白酶抑制剂基因ApSerpin等免疫相关基因的表达水平;采用RNAi技术沉默光滑鳖甲6龄幼虫体内ApPGRP基因的表达,并利用qRT-PCR分别检测RNAi处理以及RNAi后再用s.aureus刺激时幼虫体内上述基因的表达水平变化.[结果]通过原核表达获得了重组蛋白His-ApPGRP,其具有结合金黄色葡萄球菌和肽聚糖的能力.注射金黄色葡萄球菌后,检测的光滑鳖甲6龄幼虫免疫相关基因(ApSP除外)的表达都显著上调;RNAi沉默光滑鳖甲6龄幼虫ApPGRP后,其他免疫相关基因表达量均显著降低,其响应金黄色葡萄球菌刺激后的表达量也显著低于对照组.[结论]这些结果表明,ApPGRP在光滑鳖甲免疫防御中起着识别外源微生物,激活信号通路并调控抗菌肽表达的作用.

肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition protein,PGRP)对于昆虫来说是一种高度保守的病原识别蛋白.为阐明PGRP-S2在小菜蛾Plutella xylostella抵抗病原微生物过程中的作用,本研究结合RT-PCR和RACE技术克隆得到小菜蛾PGRP-S2基因的cDNA全长序列,命名为PGRP-S2(GenBank登录号:MG570190).生物信息学分析结果表明,PGRP-S2的开放阅读框为588 bp,编码195个氨基酸;蛋白质预测分子量为21.46 kDa,理论等电点为8.46;编码蛋白具有PGRP超家族保守结构域和酰胺酶结构域,是典型的肽聚糖识别蛋白,包含一条信号肽,不存在跨膜结构;同源序列比对和系统进化树分析表明PGRP-S2与家蚕Bombyx mori的BmPGRP-S1进化距离最近.利用大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)高效表达重组蛋白PxPGRP-S2,利用倒置显微镜及平板涂布观察重组蛋白对大肠杆菌E.coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus的作用,结果表明PxPGRP-S2蛋白能够与两种细菌发生结合并凝集细菌,但不具备直接杀菌功能.本研究为进一步研究基于PGRP-S2介导的小菜蛾免疫防御反应提供基础.