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编号:10275475
白介素-1受体相关激酶-2调控白介素-1诱导的NF-κB活化
http://www.100md.com 《细胞与分子免疫学杂志》 2000年第2期
     作者:郭甫坤 李亦蕾 吴曙光

    单位:郭甫坤(第一军医大学药物研究所,广东 广州510515);李亦蕾(第一军医大学药物研究所,广东 广州510515);吴曙光(第一军医大学药物研究所,广东 广州510515)

    关键词:白介素-1受体相关激酶-2;反义寡核;苷酸;核因子-κB

    细胞与分子免疫学杂志000212

    摘要:目的 研究白介素-1(IL-1)受体相关激酸-2(IRAK-2)在IL-1诱导NF-κB活化中的作用。方法 分别以逆转录PCR法和Western杂交法,检测lipofectin介导的反义IRAK-2寡核苷酸转染的人脐静脉内皮细胞中,IRAK-2mRNA和蛋白表达水平。用夹心ELISA法检测NF-κB的活化。结果 反义IRAK-2寡核苷酸可阻断IRAK-2mRNA的翻译,从而抑制IRAK-2蛋白的表达,抑制率达45%;反义IRAK-2寡核苷酸抑制IL-1诱导的NF-κB活化,具有剂
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    量和时间依赖性,3μg与8h时的抑制效果最好。结论 IRAK-2 可调控IL-1诱导的NF-κB活化。

    中图号:R392.11 文献标识码:A

    文章编号:1007-8738(2000)02-0128-03

    Role of IL-1 receptor associated kinase-2 in IL-1 induced NF-κ B activation

    GUO Fu- kun LI Yi- lei WU Shu- guang

    (Institute of Pharmaceutic Sciences,First Military Medical University, Guangzhou 510515, Guangdong Province,China)
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    Abstract:Aim To investigate the role of interleukin-1(IL-1) receptor associated kinase-2(IRAK-2) in IL 1 induced nuclear factor-κ B(NF-κ B) activation. Methods Antisense phosphorothioate oligonucleotide(ODN) was designed to sequences of IRAK- 2. Antisense IRAK-2 ODN was delivered by lipofectin encapsulation into cultured endothelial cells. IRAK-2 mRNA and protein expression were detected by semiquantitative reverse transcription-PCR and Western blot, respectively. The level of NF κ B as measured by sandwich ELISA. Results Antisense IRAK- 2 ODN blocked IRAK-2 mRNA translation and protein expression was inhibited. As a result, antisenseIRAK-2 ODN inhibited IL-1 induced NF-κ B activation in a dose(1 4 μ g)- and time(5 24 h)-dependent manner. When the cells were treated with 3 μ g of antisense IRAK-2 ODN for 8 h, a maximum inhibition
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    was achieved. Conclusion IRAK-2 might be necessary for IL-1- stimulated NF- κ B activation.

    Keywords:interleukin-1; interleukin-1 receptor associated kinase-2; antisense oligonucleotide; nuclear factor-κB

    白介素-1(IL-1)是在免疫和炎症反应中起核心作用的细胞因子〔1〕。越来越多的研究证明,NF-κB可调控IL-1刺激的炎症因子表达〔2,3〕。因此,阐明IL-1激活NF-κB的机制显得尤为重要。最近发现,IL-1受体相关激酶(IRAK)家族的成员IRAK-2,转染人胚肾293细胞可引起NF-κB活化;而以IRAK-2缺失突变体转染细胞后,则NF-κB活性明显降低〔4〕。这种从IRAK-2的异位表达研究中所观察到的现象,提示IRAK-2可能参与了调控NF-κB的活化。为确证IRAK-2对IL-1诱导NF-κB活化的调节作用,我们通过反义IRAK-2寡核苷酸抑制内皮细胞中IRAK-2的表达,观察了IL-1诱导的NF-κB的活化情况。
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    1 材料和方法

    1.1 材料 DMEM和lipofectin从GibcoBRL公司购买。IL-1β由北京邦定生物医学公司提供。山羊抗NF-κBp65亚基特异性抗体(其识别的抗原表位存在于人源NF-κBp65亚基羧基末端)和兔抗NF

    -кBp65亚基的特异性抗体(其识别的抗原表位存在于人源NF-кB p65亚基氨基末端),为美国SantaCruz生物技术公司产品。HRP标记的羊抗兔IgG购于河南华美生物工程公司。SV总RNA分离试剂盒和逆转录-PCR(RT-PCR)试剂盒,为Prom-ega公司产品。兔抗IRAK-2的特异性抗体,由美国MartaMuzio博士惠赠。人脐静脉内皮细胞的分离培养〔5〕:脐静脉用PBS冲洗数次(尽可能洗去红细胞),灌入2.5g/L胰酶消化10min分离细胞,以1000r/min离心7min后,用含200mL/L胎牛血清的DMEM重悬,接种于6孔培养板中,于37℃50mL/LCO2条件下培养1d后,更换培养基,以后每2d换液1次,至细胞长满皿底。反义IRAK-2寡核苷酸的序列:反义IRAK-2ODN及正义IRAK-2ODN由上海生工生物工程有限公司合成。ODN5′端和3′端的3个磷酸二酯键用硫代磷酸修饰。正义ODN的序列为:5′-ATGGCCTGCTACA-TCTAC-3′与靶序列一致;反义ODN的序列为:5′-GTAGATGTAGCAGGCCAT-3′,与靶序列相互补。Lipofectin包裹寡核苷酸的制备,参照lipofectin的说明书进行。
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    1.2 方法

    1.2.1 IRAK-2mRNA水平的测定汇合成片的细胞用IL-1β(looku/L)刺激30min,洗去IL-1β,加入lipofectin包裹的IRAK-2寡核苷酸3μg孵育8h,洗去寡核苷酸,提取细胞总RNA。IRAK-2mRNA经RT-PCR扩增后,以15g/L琼脂糖凝胶进行电泳,并用GelBASE/GelBLOT/GelExcel/GelSequence图象分析软件(UVP公司产品)定量,重复实验3次。IRAK-2的5′端引物为:5-CTGAGGATGAACAGGAAGAGG-3′;3′端引物为:5′-CCAGCACAGGTAAGACATTGG-3′。内参照β-ac-tin的5′端引物为:5′-GTGGGGCGCCCCAGGCACCA-3′;3′端引物为:5′-CTCCTTAATGTCACGCACGATTTC-3′(由上海生工生物工程有 限公司合成)。

    1.2.2 Western印迹杂交分析IRAK-2的表达 汇合成片的细胞用IL-1β(100kU/L)刺激30min。洗去IL-1β后,加入lipofectin包裹的IRAK-2寡核苷酸3μg孵育8h,洗去寡核苷酸,进行Western印迹杂交〔6〕,并用GelBASE/GelBLOT/GelExcel/GelSequence图象分析软件(UVP公司)定量,重复实验3次。
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    1.2.3 夹心ELISA法测定NF-κB 汇合成片的细胞用IL-1β(100kU/L)刺激30min。洗去IL-1β后,分别加入lipofectin包裹的反义IRAK-2寡核苷酸(1,2,3,4μg)孵育8h,或加入lipofectin包裹的抑制作用最强(图3).反义IRAK-2寡核苷酸3μg分别孵育5,8,24h。洗去反义寡核苷酸,用IL-1β刺激1h。实验中同时设立基础组(细胞不经IL-1和反义IRAK-2寡核苷酸处理)和阴性对照组(细胞只用IL-1刺激而不转染反义IRAK-2寡核苷酸)。然后,按Rovin等〔3〕的方法提取细胞核蛋白,用夹心ELISA法〔7〕测定NF-κB,重复实验3次。数据处理:实验数据以±s表示,采用t检验 进行统计学分析。

    2 结果

    2.1 反义IRAK-2寡核苷酸对IRAK-2mRNA翻译的阻断作用 通过IRAK-2的PCR产物与作为内参照的看家基因β-actin的PCR产物吸收峰下面积的比值,来反映反义IRAK-2寡核苷酸对IRAK-2mRNA表达的影响。结果表明,反义IRAK-2寡核苷酸可显著阻断IRAK-2mRNA的翻译(P<0.05);而正义IRAK-2寡核苷酸则不能阻断 IRAK-2mRNA的翻译(图1)。
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    图1 反义IRAK-2寡核苷酸对IRAK-2mRNA表达的阻断作用

    Fig1 Blocking effect of antisense IRAK-2 ODN on IRAK-2 mRNA expression

    M:DNA size marker;S:Sense IRAK-2 ODN;AS:Antisense IRAK-2 ODN;

    C:Control;AUP:Area under peak.

    2.2 反义IRAK-2寡核苷酸对IRAK-2蛋白表达的抑制作用 Western印迹杂交分析结果显示,反义IRAK-2寡核苷酸可抑制IRAK-2蛋白的表达,抑制率达45%;而正义IRAK-2寡核苷酸则无抑制 作用(图2)。
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    图2 反义IRAK-2寡核苷酸对IRAK-2蛋白表达的抑制作用

    Fig2 Inhibitory effect of antisense IRAK-2 ODN on IRAK-2 expression

    S:Sense IRAK-2 ODN;AS:Antisense IRAK-2 ODN;C:Control.

    2.3 反义IRAK-2寡核苷酸抑制IL-1诱导的NF-κB活化 未经IL-1刺激的基础组,内皮细胞有低水平的NF-κB活化,波长450nm的吸光度值(A450)为0.247±0.026;用IL-1刺激细胞时,NF-кB的A450值升高至1.289±0.035,说明IL-1可诱导NF-κB活化。内皮细胞经反义IRAK-2寡核苷酸处理后,IL-1诱导的NF-κB活化可受到明显的抑制(P<0.01);且抑制作用具有剂量和时间依赖性,以3μg的反义IRAK-2 寡核苷酸与细胞孵育8h
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    图3 反义IRAK-2寡核苷酸对IL-1诱导的NF-κB活化的抑制作用

    Fig3 Inhibitory effect of antisense IRAK-2 ODN on

    IL-1induced NF-кB activation

    3 讨论

    反义寡核苷酸可特异性抑制靶基因的翻译,因而其不但具有潜在的临床应用价值,而且在理论研究上也有重要的意义。本研究结果表明,反义IRAK-2寡核苷酸可阻断IRAK-2mRNA的翻译,而对看家基因β-actinmRNA的翻译则无阻断作用(图1),证明反义IRAK-2寡核苷酸的作用是特异性的。进一步研究发现,反义IRAK-2寡核苷酸由于可阻断IRAK-2mRNA的翻译,从而可显著抑制IRAK-2蛋白的表达(图2)。因此,反义IRAK-2寡核苷酸可作为IRAK-2表达的特异性抑制剂。反义IRAK-2寡核苷酸对IRAK-2表达的抑制,可进而导致IL-1诱导的NF-κB活化被抑制(图3),说明IRAK-2为IL-1诱导NF-κB活化所必需。这样,本研究从另一个角度有力地证实IRAK-2对IL-1诱导的NF-κB活化具有调控作用。而由于NF-κB可调节IL-1诱导的多数炎症因子基因的表达,因此推测,反义IRAK-2寡核苷酸有可能通过对NF-κB活 化的抑制而间接地发挥抗炎作用。
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    作者简介:郭甫坤,男,27岁,博士广州市同和,Tel.(020)85148177;Fax.020-87644781.

    Email.gzwsgxw@public.guangzhou.gd.cn 2000byJCellMolImmunolPress

    www.immunology.net/jcmi;Email.immuedit@fmmu.edu.cn

    参考文献:

    〔1〕 Dinarello CA. Biological basis for interleukin- 1 in disease〔 J〕 . Blood, 1996;87:2095- 2147.

    〔2〕郭广杰,王海燕.核因子-кB调控白细胞介素1β刺激人肾小球系膜细胞表达细胞间粘附分子〔J〕.中华医学杂志, 1998;78:290-292.
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    〔3〕 Rovin BH, Dickerson JA, Tan LC, et al. Activation of nuclear factor κ B correlates with MCP expression by human mesangial cells〔J〕.Kidney Int, 1995;48:1263- 1271.

    〔4〕 Muzio M, Ni J, Feng P, et al. IRAK(Pelle) family member IRAK- 2 and MyD88 as proximal mediators of IL-1 signaling〔 J〕 . Science, 1997;278:1612- 1615.

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    〔6〕 D'Acquisto F, Iuvone T, Rombola L, et al. Involvement of NF- к B in the regulation of cyclooxygenase- 2 protein expression in LPS- stimulated J774 macrophages〔 J〕 . FEBS Lett,1997;418:175- 178.

    〔7〕 Wang RG, Zhu XZ, Song W. Pharmacokinetics of recombinant human granulocyte macrophage colony-stimulating factor in Macaca〔 J〕 . Acta Pharmacol Sin, 1998;19:50- 53.

    收稿日期:1999-07-02

    修回日期:1999-08-18, 百拇医药