基于CRISPR/Cas9-sgRNA全基因组敲除文库筛选系统鉴定DON致炎症反应关键毒效应靶标及其机制研究
批准号:
32072925
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王旭
依托单位:
学科分类:
兽医药物学与毒理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王旭
中文摘要
DON是自然界中一类不可避免的B类单端孢霉烯族毒素,动物长期暴露于该毒素中将严重抑制动物生长,给畜牧业带来巨大经济损失。前期我们已经证实,DON引起严重的炎症反应是DON所致器官损伤、体重下降、生长迟缓的重要原因。据此我们推测“DON所致炎症反应的关键毒效应靶标的发现是缓解或降低DON毒性的关键环节”。本课题首先在前期建立的DON导致细胞炎症反应模型基础上,应用CRISPR/Cas9-sgRNA全基因组敲除文库的高效筛选系统,深入挖掘DON所致细胞损伤的关键靶标;其次,以关键靶标为切入点,结合CRISPR/Cas9基因编辑、高通量测序、蛋白超表达、DARTS和CETSA等技术确定DON与靶标的直接或间接作用;再进而揭示靶标相关信号通路及其毒作用机制,全面系统阐释DON导致细胞炎症反应的分子机制,推动高效、安全的DON新型拮抗剂的研发。
英文摘要
DON is an inevitable class B toxin in nature, and long term exposure to the toxin will severely inhibit animal growth and bring huge economic losses to animal husbandry. Our previous studies have identified that severe inflammatory reaction caused by DON plays important roles in the organ damage, weight loss and growth retardation. Therefore, we speculate that "the discovery of the key toxic target of the inflammatory reaction caused by DON is the key point to alleviate or reduce the toxicity of DON". Based on the previous model of cellular inflammatory reaction caused by DON, the high-efficiency screening system with CRISPR /Cas9-sgRNA whole genome knockout library was used to investigate the key targets of cell damage induced by DON. Then, taking the target as the entry point, the direct or indirect interactions between DON and the targets were investigated by using CRISPR /Cas9 gene editing, high-throughput sequencing analysis, protein overexpression, DARTS and CETSA, and other technologies. Additionally, the targets related signal pathways and toxic mechanism were revealed to comprehensively and systematically explain the molecular mechanism of cellular inflammatory reaction caused by DON, which will promote the research and development of the new high-efficiency and safety antagonists of DON.
DON是自然界中一类不可避免的B类单端孢霉烯族毒素,动物长期暴露于该毒素中将严重抑制动物生长,给畜牧业带来巨大经济损失。前期我们的研究表明DON引起严重的炎症反应是DON所致器官损伤、体重下降、生长迟缓的重要原因。据此我们推测“DON所致炎症反应的关键毒效应靶标的发现是缓解或降低DON毒性的关键环节”。本项目利用CRISPR-Cas9全基因组筛选寻找DON发挥作用的关键靶标,发现MAP2K3基因缺失的细胞系能有效抵抗DON所致的毒性效应,初步确定MAP2K3为DON炎性损伤的关键靶标。后续研究发现,利用siRNA干扰MAP2K3后,IL-6、IL-1β、TNF-α蛋白表达下调,且p38、JNK、ERK1/2、p65蛋白的磷酸化程度降低;超表达MAP2K3后,蛋白IL-6、IL-1β、TNF-α的表达上调,且p38、JNK、ERK1/2、p65的磷酸化程度升高。DON主要通过MAP2K3激活下游p38通路导致炎症反应,当干扰MAP2K3后,p38的磷酸化程度降低,细胞的炎症反应也降低;超表达MAP2K3后,p38的磷酸化程度增强,细胞的炎症反应也加重,表明MAP2K3在DON所致的炎症反应中发挥关键作用。siRNA干扰MAP2K3后,氧化应激指标下降,蛋白NRF-2、NRF-1等表达升高,DON诱导的线粒体肿胀、嵴消失、高尔基体空泡化这些病变得以逆转;超表达MAP2K3后,能进一步诱导DON导致的氧化损伤,表明MAP2K3在DON所致的氧化损伤中发挥了关键作用。干扰MAP2K3后,能显著缓解DON导致的细胞凋亡;超表达MAP2K3后,能显著诱导DON导致的细胞凋亡,表明MAP2K3在DON所致的细胞凋亡中发挥关键作用。该项目基于MAP2K3筛选到Ole,能显著缓解DON导致的细胞毒性。结果表明Ole能逆转DON导致的细胞炎症、氧化应激、凋亡损伤。CETSA、DARST试验发现Ole通过与3个氨基酸直接结合发挥抑制作用。在动物水平上,Ole能缓解DON所致的食欲下降和体重生长降低,缓解肝脏的氧化损伤。总之,Ole通过与MAP2K3蛋白结合抑制其表达,从而逆转DON所致的细胞炎性损伤及动物的生长毒性和肝脏毒性。该项目鉴定了DON所致炎性损伤的关键靶标,揭示了靶标相关信号通路及其毒作用机制,发现了基于靶标的小分子抑制剂,推动了高效、安全的DON新型拮抗剂的研发。
基于氧化应激的T-2毒素致GH3细胞线粒体损伤机制研究
-
批准号:31572575
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:61.0万元
-
批准年份:2015
-
负责人:王旭
-
依托单位:
喹噁啉类化合物肾上腺毒性机制的研究
-
批准号:31272614
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:80.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:王旭
-
依托单位:
国内基金
海外基金