Dbc1调控细胞衰老及其应用

文档序号:1968215 发布日期:2021-12-17 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 Dbc1调控细胞衰老及其应用 (DBC1 regulating cell senescence and application thereof ) 是由 李隽� 于 2021-09-10 设计创作,主要内容包括:本发明公开了DBC1调控细胞衰老及其应用。本发明提供了DBC1促进剂在制备预防或治疗衰老相关疾病或病症的药物中的应用。本发明还提供了ML216在制备预防或治疗衰老相关疾病或病症的药物中的应用。本发明为预防或治疗衰老相关疾病或病症提供了新途径。(The invention discloses DBC1 for regulating cell senescence and application thereof. The invention provides an application of a DBC1 promoter in preparing a medicament for preventing or treating diseases or symptoms related to aging. The invention also provides application of ML216 in preparing a medicament for preventing or treating diseases or symptoms related to aging. The invention provides a new way for preventing or treating the diseases or symptoms related to the aging.)

DBC1调控细胞衰老及其应用

技术领域

本发明属于生物医药领域,具体涉及DBC1调控细胞衰老及其应用。

背景技术

细胞衰老是指细胞复制或者外界应力导致的端粒缩短,表现为细胞周期的停滞。细胞衰老主要以两种形式呈现,第一种是指细胞经过数次复制后,端粒缩短,细胞不再增殖,出现细胞生长停滞状态。第二种是由于DNA 损伤或者是异常癌基因的激活可以诱导细胞衰老。尽管衰老的细胞表现为生长停滞,他们依然具有代谢活性,并且具有明显的分子和细胞变化特征,包括细胞周期停滞、形态学变化、p53和p16衰老相关通路的激活、染色质结构改变以及细胞因子和趋化因子等分泌因子的显著变化。

虽然衰老是不可避免和不可逆转的,但衰老的过程和速度可被人为干预。常见的细胞衰老干预方法包括:

1.制备低氧状态或添加活性分子、多酚药物分子来延缓细胞衰老。例如,Eom等利用FGF-2、FGF-4、EGF、HGF生长因子来维持骨髓间充质干细胞的干性(参见Young,Woo,Eom,et al.The role of growth factors in maintenance of stemness in bone marrow-derived mesenchymal stem cells[J]. Biochemical and Biophysical ResearchCommunications,2014,445(1):16-22.)。 Li Peng Cheng等利用低氧环境来增强胶质母细胞瘤癌症干细胞的干性(参见Li P C,Zhou C,Xu L,et al.Hypoxia enhances stemnessof cancer stem cells in glioblastoma:An in vitro study[J].InternationalJournal of Medical Sciences, 2013,10(4):399-407.)。

2.利用微载体实现细胞三维培养,即制备三维支架或凝胶为细胞提供适宜的生长环境,来达到延缓细胞衰老的作用。例如Wei J等利用三维水凝胶支架的制备,成功维持了小鼠胚胎干细胞的活性(参见Wei J,Han J,Zhao Y,et al.The importance of three-dimensional scaffold structure on stemness maintenance of mouse embryonicstem cells[J].Biomaterials, 2014,35(27):7724-7733.)。

然而这些方法存在一些缺陷,如:活性分子的直接添加往往药物可控性较差,而三维培养方法存在收集效率低等问题。因此,本领域仍然需要寻找新的抑制细胞衰老的药物。

发明内容

鉴于现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种抑制细胞衰老的药物,基于该目的,本发明采用了如下技术方案:

本发明第一方面提供了一种药物组合物,所述的药物组合物包括DBC1 的促进剂。

进一步,所述促进剂包括含有DBC1的表达载体或者DBC1的重组蛋白。

本发明第二方面提供了一种促进DBC1与BLM相互作用的试剂,所述的试剂包括ML216。

本发明第三方面提供了一种筛选预防或治疗衰老相关疾病或病症的候选药物的方法,所述的方法包括以下步骤:

(1)用待测试物质处理表达或含有DBC1的体系;

(2)检测所述体系中DBC1的表达水平;

(3)选择可上调DBC1表达水平的物质为候选药物。

进一步,所述的衰老相关疾病或病症包括肺疾病和病症、肾脏疾病和病症。

作为一种实施方案,所述的肺疾病和病症包括肺纤维化、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、囊性纤维化、肺气肿、支气管扩张、和年龄相关肺功能丧失的肺疾病,优选为肺纤维化。

作为一种实施方案,所述的肾脏疾病和病症包括肾功能障碍、肾纤维化、肾衰竭。

本发明第四方面提供了如下任一项所述的用途:

(1)本发明第一方面所述的药物组合物或本发明第二方面所述的试剂在制备抑制细胞衰老的药物中的用途;

(2)本发明第一方面所述的药物组合物或本发明第二方面所述的试剂在制备预防或治疗衰老相关疾病或病症的药物中的用途;

(3)DBC1在筛选预防或治疗衰老相关疾病或病症的候选药物中的用途。

进一步,所述的细胞衰老为DNA损伤诱导的细胞衰老。

进一步,所述的细胞为哺乳动物细胞。

进一步,所述的哺乳动物细胞包括肺细胞、肾脏细胞。

进一步,所述的肺细胞为肺成纤维细胞。

进一步,所述的肺成纤维细胞为人胚肺成纤维细胞。

进一步,所述的人胚肺成纤维细胞为IMR-90。

进一步,所述的肾脏细胞。

进一步,所述的肾脏细胞为人胚肾细胞。

进一步,所述的人胚肾细胞包括293细胞、293T细胞、293FT细胞。

进一步,所述的人胚肾细胞为293T细胞。

进一步,所述的衰老相关疾病或病症包括肺疾病和病症、肾脏疾病和病症。

作为一种实施方案,所述的肺疾病和病症包括肺纤维化、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、囊性纤维化、肺气肿、支气管扩张、和年龄相关肺功能丧失的肺疾病,优选为肺纤维化。

作为一种实施方案,所述的肾脏疾病和病症包括肾功能障碍、肾纤维化、肾衰竭。

进一步,所述的药物还包括药学上可接受的载体和/或辅料。

进一步,所述药物的剂型包括片剂、胶囊剂、颗粒剂、丸剂、滴丸剂、糖浆剂、粉剂、散剂、栓剂、滴剂、乳剂、注射液、溶液或混悬液。

本发明的优先和有益效果:

本发明提供了DBC1的促进剂在制备预防或治疗衰老相关疾病或病症的药物中的应用。

本发明还提供了ML216在制备预防或治疗衰老相关疾病或病症的药物中的应用。

本发明还提供了一种筛选预防或治疗衰老相关疾病或病症的候选药物的方法。

附图说明

图1为证明DBC1敲低促进衰老、抑制细胞凋亡以应对DNA损伤的实验图,其中,图A是使用活细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8)对顺铂(50μM)处理后的DBC1基因敲低细胞进行细胞存活率分析实验结果图, DBC1基因在DBC1基因敲低细胞中的表达水平如右图所示;图B是使用膜联蛋白V染色法和流式细胞术定量分析经星形孢菌素(1μM,2小时)处理的DBC1基因敲低细胞的凋亡水平实验结果图;图C是采用Western Blot 分析经依托泊苷(50μM,24小时)处理的DBC1基因敲低细胞中BCL-2、p53 和p21蛋白水平实验结果图;图D是对经依托泊苷(10μM,24小时)处理的DBC1基因敲低细胞进行细胞周期分析实验结果图;图E是对经依托泊苷或二甲基亚砜(对照)诱导的DBC1基因敲低IMR-90细胞进行SA-β-Gal 染色分析实验结果图及统计分析图;图F是采用RT-PCR分析检测DBC1 基因敲低细胞中IL-6、IL-8、IL-1α、CXCL-1、CXCL-2、MMP-2、MMP-3 和MMP-9的蛋白水平统计图;图G是在依托泊苷诱导细胞DNA损伤后进行Ki-67染色分析DBC1基因敲低细胞的增殖情况实验结果图及统计分析图。

图2为证明DBC1通过在DNA损伤期间保存BLM来调节衰老诱导的实验图,其中图A是采用Western Blot分析经依托泊苷(50μM,24小时)处理的DBC1基因敲低细胞中BLM、p16和p21蛋白水平实验结果图;图B是采用Western Blot分析经依托泊苷(50μM,24小时)处理的BLM基因敲低细胞中DBC1、BLM、p16和p21蛋白水平实验结果图;图C是BLM敲低细胞的细胞周期分析结果图;图D是经依托泊苷诱导DIS后对BLM敲低 IMR-90细胞进行SA-β-Gal染色分析实验结果图及统计图;图E是经依托泊苷(50μM,24小时)诱导DNA损伤后采用Western Blot分析过表达DBC1 的BLM敲低细胞中BLM和p21蛋白水平实验结果图;图F是经依托泊苷诱导DIS后对过表达DBC1的BLM基因敲低IMR90细胞进行SA-β-Gal染色分析实验结果图及统计分析图。

图3为RNA测序分析显示BLM基因敲除细胞和DBC1基因敲除细胞之间与衰老相关的转录模式相似的实验图,其中图A是DBC1敲低细胞和BLM 敲低细胞中共同差异表达基因的维恩图;图B是对DBC1基因敲低细胞和 BLM基因敲低细胞中常见的差异表达基因进行基因本体论分析实验结果图;图C是运用KEGG富集分析DBC1基因敲低细胞和BLM基因敲低细胞的共同差异表达基因实验结果图;图D是分析依托泊苷处理(50μM,24 小时)对DBC1基因敲除细胞和BLm基因敲除细胞衰老相关基因表达水平的影响实验结果图。

图4为证明DBC1通过与其结合阻止BLM降解并抑制DNA损伤后p21的诱导的实验图,其中,图A是采用Western Blot分析经依托泊苷(100μM) 或Z-VAD(OMe)-FMK处理24小时的DBC1基因敲低细胞中的BLM和 p21蛋白水平实验结果图,图B是采用免疫共沉淀实验检测DBC1与BLM 相互作用实验结果图,图C是将全长或截断DBC1与BLM进行免疫共沉淀实验结果图,底部图为DBC1全长和截断突变体的示意结构图(FL代表全长,δNudix代表Nudix结构域的缺失(残基339-463),δNT代表N末端结构域(残基1-263)的缺失);图D是经依托泊苷诱导(50μM,24小时)细胞 DNA损伤后通过Western Blot分析DBC1敲低细胞中的BLM和p21蛋白水平实验结果图。

图5为证明ML216通过促进DBC1-BLM相互作用保护BLM免于降解并抑制DNA损伤诱导的衰老的实验图,其中,图A是采用免疫共沉淀实验检测 ML-216对DBC1-BLM相互作用的影响实验结果图,图B是用依托泊苷 (100μM)或ML216(50μM)处理DBC1基因敲低细胞24小时后采用Western Blot分析BLM和p21蛋白水平实验结果图,图C是在不同浓度的ML216 下进行DBC1与BLM的体外免疫沉淀实验结果图,图D是采用Western Blot 检测经不同浓度ML216处理(24小时)的293T细胞的BLM、γH2AX和 p21蛋白水平实验结果图,图E是用依托泊苷或依托泊苷与不同浓度的 ML216共处理诱导IMR90细胞DIS后检测SA-β-Gal阳性细胞数的实验图;图F是用依托泊苷或依托泊苷与不同浓度的ML216共处理诱导IMR90细胞 DIS后检测SA-β-Gal阳性细胞数的统计图;图G是采用RT-PCR检测诱导 DIS后IMR90细胞中p16、p21、IL-1α、IL-6、CXCL-1的表达水平统计图;图H是采用不同浓度ML216处理293T细胞24小时后检测其同源重组(HR) 修复效率实验结果图;图I是检测经ML216(50μM,24小时)处理的DBC1基因敲除293T细胞的HR修复效率实验结果图。

图6为证明ML-216可降低IPF小鼠的纤维化和改善肺功能的实验图,其中,图A是博莱霉素诱导C57BL/6J小鼠肺纤维化的实验设计示意图;图B是小鼠的肺功能参数测量统计图;图C是小鼠肺部Masson染色的代表性图;图D是采用羟脯氨酸测定法测定小鼠肺组织胶原蛋白含量实验结果图;图E 是纤维化标志物基因COL1A1、MMP2、FN1、TGF-β、CTGF在小鼠肺中的 mRNA表达水平统计图。

图7为证明ML-216可以延缓IPF小鼠肺部分子水平细胞衰老的实验图,其中,图A是采用ELISA检测肺中SASP因子(IL-6、MCP-1、CXCL-1)的蛋白水平统计图;图B是采用ELISA检测血清中SASP因子(IL-6、MCP-1、 CXCL-1)的蛋白水平统计图;图C是采用Western Blot分析小鼠肺中p21 蛋白水平实验结果图及统计分析图;图D是采用SA-β-Gal染色分析小鼠肺部衰老水平的代表性图像;图E是小鼠肺SA-β-Gal阳性细胞的定量统计图。

图8是检测DBC1过表达对细胞存活率、凋亡水平的影响实验图,其中,图A是使用活细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8)对顺铂(50μM) 处理后的过表达DBC1基因的细胞进行细胞存活率分析实验结果图,DBC1 过表达水平如右图所示;图B是使用膜联蛋白V染色法和流式细胞术定量分析经星形孢菌素(1μM,2小时)处理的DBC1过表达细胞凋亡水平的代表性散点图和定量分析统计图。

具体实施方式

DBC1的促进剂

本发明提供了一种药物组合物,所述的药物组合物包括DBC1的促进剂。

所述的“DBC1”是指Gene ID为57805的基因。

所述的DBC1的促进剂是指任何可提高DBC1基因或表达产物稳定性、上调DBC1的表达、增加DBC1的有效作用时间或促进DBC1基因的转录的物质,这些物质均可用于本发明,作为对于上调DBC1基因的表达有用的物质,从而可用于预防或治疗衰老相关疾病或病症。

所述的促进剂包括含有DBC1的表达载体或者DBC1的重组蛋白。作为本发明的一种优选方式,所述的DBC1的促进剂为一种含有DBC1的表达载体。所述的表达载体通常还含有启动子、复制起点和/或标记基因等。

本领域的技术人员熟知的方法能用于构建本发明所需的表达载体。这些方法包括体外重组DNA技术、DNA合成技术、体内重组技术等。所述的表达载体优选地包含一个或多个选择性标记基因,以提供用于选择转化的宿主细胞的表型性状,如卡拉霉素、庆大霉素、潮霉素、氨苄青霉素抗性。

在本发明中,所述表达载体是本领域已知的各种载体,如市售的载体、包括质粒、粘粒、噬菌体、病毒等。表达载体向宿主细胞中的导入可以使用电穿孔法、磷酸钙法、脂质体法、DEAE葡聚糖法、显微注射、病毒感染、脂质体转染、与细胞膜透过性肽的结合等周知的方法。

衰老相关疾病或病症

本发明提供了用于治疗衰老相关疾病或病症的药物。衰老相关疾病或病症在本文还可以被称为衰老细胞相关疾病或病症。衰老相关疾病或病症包括例如,心血管疾病和病症、炎性疾病和病症、自身免疫疾病和病症、肺疾病和病症、眼疾病和病症、代谢疾病和病症、神经系统疾病和病症(例如,神经变性疾病和病症);由衰老引起的年龄相关的疾病和病症;年龄相关的疾病;皮肤疾病和病症;和移植相关的疾病和病症。老化的突出特征是在分子、细胞、组织和生物水平上发生的功能逐渐丧失或退化。年龄相关的退化引起公认的病理,如肌肉萎缩、动脉粥样硬化和心力衰竭、骨质疏松症、肺动脉瓣关闭不全、肾功能衰竭、神经变性(包括黄斑变性、阿尔茨海默病和帕金森病)和许多其他疾病。

在本发明优选的实施方案中,所述的衰老相关疾病或病症为肺疾病和病症,包括但不限于肺纤维化、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、囊性纤维化、肺气肿、支气管扩张、和年龄相关肺功能丧失的肺疾病,优选为肺纤维化。

在本发明优选的另一实施方案中,所述的衰老相关疾病或病症为肾脏疾病和病症,所述的肾脏疾病和病症包括肾功能障碍、肾纤维化、肾衰竭。

药学上可接受的载体

本发明用于治疗衰老相关疾病或病症的药物还包括药学上可接受的载体和/或辅料。

术语“药学上可接受的载体”包括适用于制备所需特定剂型的任何和所有溶剂、稀释剂或其他液体媒介物、分散或悬浮助剂、表面活性剂、等渗剂、增稠剂或乳化剂、防腐剂、固体粘合剂、润滑剂等。可用作药学上可接受的载体的材料的一些示例包括,但不限于,糖,诸如乳糖、葡萄糖和蔗糖;淀粉,诸如玉米淀粉和马铃薯淀粉;纤维素及其衍生物,诸如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和乙酸纤维素;粉末黄蓍胶;麦芽;明胶;滑石;赋形剂,诸如可可脂和栓剂蜡;油,诸如花生油、棉籽油、红花油、麻油、橄榄油、玉米油和大豆油;二醇,诸如丙二醇;酯,诸如油酸乙酯和月桂酸乙酯;琼脂;缓冲剂,诸如氢氧化镁和氢氧化铝;海藻酸;无热原水;等渗盐水;林格氏液;乙醇和磷酸盐缓冲液,以及根据配制人员的判断,组合物中还可以存在其他无毒相容的润滑剂诸如十二烷基硫酸钠和硬脂酸镁,以及着色剂、释放剂、包衣剂、甜味剂、调味剂和芳香剂、防腐剂和抗氧化剂。

本发明中,可以采用本领域熟知的多种方法来将所述的预防或治疗衰老相关疾病或病症的药物给药于哺乳动物。包括但不限于:皮下注射、肌肉注射、经皮给予、局部给予、植入、缓释给予等。

本发明所述的DBC1的促进剂或ML216的有效量可随给药的模式和待治疗的疾病的严重程度等而变化。优选的有效量的选择可以由本领域普通技术人员根据各种因素来确定(例如通过临床试验)。所述的因素包括但不限于:所述的DBC1的促进剂或ML216的药代动力学参数例如生物利用率、代谢、半衰期等;患者所要治疗的疾病的严重程度、患者的体重、患者的免疫状况、给药的途径等。例如,由治疗状况的迫切要求,可每天给予若干次分开的剂量,或将剂量按比例地减少。

细胞

术语“细胞”包括原核细胞和真核细胞。常用的原核细胞的例子包括大肠杆菌、枯草杆菌等。常用的真核细胞包括酵母细胞、昆虫细胞和哺乳动物细胞。较佳地,该细胞是哺乳动物细胞。

作为一种实施方案,所述的哺乳动物细胞为肺细胞,优选为肺成纤维细胞,在本发明的具体实施方案中,所述的肺成纤维细胞为人胚肺成纤维细胞,所述的人胚肺成纤维细胞包括但不仅限于WI-38、KMB17、IMR-90、 MRC-5、2BS,优选为IMR-90。

作为一种实施方案,所述的哺乳动物细胞为肾脏细胞,所述的肾脏细胞包括但不限于猴肾CVI细胞系(例如COS-7、ATCC CRL1651);人胚胎肾系(例如293、293T、293FT);幼地鼠肾细胞(例如BHK、ATCC CCL10);猴肾细胞(例如CVI ATCC CCL70);非洲绿猴肾细胞(例如VERO-76、ATCC CRL-1587);犬肾细胞(例如MOCK、ATCC CCL34)等。

药物筛选

本发明提供了一种筛选预防或治疗衰老相关疾病或病症的候选药物的方法,所述的方法包括以下步骤:

(1)用待测试物质处理表达或含有DBC1的体系;

(2)检测所述体系中DBC1的表达水平;

(3)选择可上调DBC1表达水平的物质为候选药物。

所述的表达或含有DBC1的体系可以是细胞(或细胞培养物)体系,所述的细胞可以是内源性表达DBC1的细胞;或可以是重组表达DBC1的细胞。所述的表达或含有DBC1的体系还可以是亚细胞体系、溶液体系、组织体系、器官体系或动物体系(如动物模型,优选非人哺乳动物的动物模型,如鼠、兔、羊、猴等)等。

除非另有定义,本发明上下文中的所有科技术语具有本领域普通技术人员所理解的相同含义。此外,对部分术语解释如下:

如本文中在诸如“A和/或B”的短语中使用的术语“和/或”旨在包括 A和B两者;A或B;A(单独);以及B(单独)。同样地,在诸如“A、B 和/或C”的短语中使用的术语“和/或”旨在涵盖以下实施方案的每一个: A、B和C;A、B或C;A或C;A或B;B或C;A和C;A和B;B和 C;A(单独);B(单独);以及C(单独)。

本文中使用的术语“治疗”通常涉及治疗人类或动物(例如,被兽医所应用),其中可达到某些预期的治疗效果,例如,抑制病症的发展(包括降低发展速度、使发展停止)、改善病症和治愈病症。还包括作为预防措施(例如预防)的治疗。对还没有发展为病症但有发展为该病症危险的患者的用途,也包括在术语“治疗”中。

下面结合具体实施例,进一步阐述本发明,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照厂商所建议的条件实施检测。

实施例1DBC1缺失对细胞的影响

一、实验方法:

1、为检测DBC1基因敲低或过表达对DNA损伤后293T细胞存活率的影响,使用活细胞计数试剂盒(Cell Counting Kit-8,CCK-8,jd226)对顺铂(50μM) 处理后的DBC1基因敲低293T细胞(pRS-DBC1,Origene,TR303704)或 DBC1过表达293T细胞(pMSCV-Flag-DBC1,自建质粒)进行细胞存活率分析。为检测DBC1基因敲低或过表达对293T细胞凋亡的影响,使用膜联蛋白V染色法(FITC Annexin V Apoptosis Detection Kit I,BD Biosciences,556547)和流式细胞术定量分析经星形孢菌素(1μM,2小时)处理的DBC1 基因敲低细胞或DBC1过表达293T细胞的凋亡水平。采用Western Blot检测DBC1基因在DBC1基因敲低细胞或DBC1过表达293T细胞中的表达水平。

2、采用Western Blot分析经依托泊苷(50μM,24小时)处理的DBC1基因敲低293T细胞中BCL-2、p53和p21蛋白水平。

3、对经依托泊苷(10μM,24小时)处理的DBC1基因敲低293T细胞进行细胞周期分析。将细胞接种到6孔细胞培养板中,并用10μM依托泊苷处理24小时。然后收获细胞并用PBS洗涤两次。细胞在-20℃的70%预冷乙醇中固定至少一晚。第二天,固定的细胞用PBS洗涤两次并在补充有RNase A(100ug/ml)的50μg/ml PI中在黑暗中染色30分钟。最终细胞由流式细胞术定量分析。

4、使用DNA损伤试剂依托泊苷诱导细胞衰老,该过程为DNA损伤所致衰老(DNAdamage induced senescence,DIS)。对经依托泊苷诱导细胞衰老的DBC1基因敲低IMR-90细胞进行SA-β-Gal染色分析,研究DBC1基因敲低对IMR-90细胞衰老的影响,其中,经DMSO处理的细胞为对照组。DIS 诱导方法为:早期传代的IMR-90细胞在第16代用依托泊苷(20μM)处理 24小时。24小时后培养基替换为新鲜培养基替换细胞,并继续生长7天,在7天内频繁更换新鲜培养基,使IMR-90细胞发生衰老。SA-β-Gal染色为:在室温下将细胞固定在G/F固定剂(含有50%戊二醛和37%甲醛的PBS 溶液)中5分钟。在PBS中洗涤两次后,将细胞在染色溶液[含有200mM 铁氰化钾、200mM亚铁氰化钾、200mM MgCl2、6M NaCl和1mg/ml X-gal 的柠檬酸盐/钠磷酸盐缓冲液(含有0.1M柠檬酸,0.2M磷酸钠的水溶液)] 在37℃无CO2加湿室中放置2-4小时。最后在显微镜下观察并拍照。

5、RT-PCR分析检测DBC1基因敲低IMR-90细胞中IL-6、IL-8、IL-1α、CXCL-1、CXCL-2、MMP-2、MMP-3和MMP-9的表达水平。

6、在依托泊苷诱导的DNA损伤后的第4天和第7天,进行Ki-67染色分析 DBC1基因敲低IMR-90细胞的增殖情况,其中,经DMSO处理的细胞为对照组。

二、实验结果

1、如图1A所示,敲低DBC1基因可以提高DNA损伤后的细胞存活率;

2、如图1B所示,DBC1基因敲低细胞中发生凋亡的细胞数较少;

3、如图8A、8B所示,DBC1过表达会提高细胞死亡率以应对DNA损伤,特别是提高细胞凋亡水平。

4、如图1C所示,DNA损伤后,DBC1基因敲低细胞的凋亡水平降低主要归因于凋亡抑制剂BCL-2的高水平表达,而关键的促凋亡因子p53没有显著改变。

5、p21是一种CDK抑制剂,阻止细胞周期通过G1/S期进展,如图1D所示,随着p21诱导水平的提高,DBC1基因敲低细胞在DNA损伤后表现出延长的G1 期阻滞。

6、如图1E所示,与对照组比,在DBC1敲低的IMR-90细胞中,不论是否存在 DNA损伤,与衰老相关的半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色阳性细胞的数量均增加了 2-3倍,且衰老相关分泌表型(SASP)因子(如IL-6、IL-8、MMP-3)的表达水平也显著增加(如图1F所示)。

6、如图1G,Ki-67染色结果显示,在经依托泊苷诱导DNA损伤后的第4天、第7天,DBC1敲低细胞的增殖水平下降。

上述结果证明,抑制DBC1的表达水平能够促进DNA损伤,进而促进细胞衰老,并减少细胞凋亡。

实施例2DBC1调控DNA损伤诱导的细胞衰老的机制研究

一、实验方法

1、Western Blot分析经依托泊苷(50μM,24小时)处理的DBC1基因敲低293T 细胞中BLM、p16和p21蛋白水平。Western Blot分析经依托泊苷(50μM,24 小时)处理的BLM基因敲低293T细胞中DBC1、BLM、p16和p21蛋白水平。

2、对BLM敲低293T细胞的细胞周期进行分析。

3、经依托泊苷诱导DIS后,对BLM敲低IMR-90细胞进行SA-β-Gal染色分析。

4、经依托泊苷(50μM,24小时)诱导DNA损伤后,采用Western Blot分析过表达DBC1的BLM敲低293T细胞中BLM和p21蛋白水平。

5、经依托泊苷诱导DIS后,对过表达DBC1的BLM基因敲低IMR90细胞进行 SA-β-Gal染色分析。

6、为了进一步研究DBC1和BLM之间的相关性及其在衰老中的功能,分别对 DBC1敲低细胞或BLM敲低293T细胞进行RNA测序分析。将DBC1敲低细胞和BLM敲低293T细胞中常见的差异表达基因以维恩图的形式呈现,并对这些差异表达基因进行基因本体论分析,-log10(P值)作为分类的函数,满足P值<0.05。运用KEGG富集分析,与对照细胞相比,DBC1基因敲低细胞和BLM基因敲低细胞的共同差异表达基因。

7、分析依托泊苷处理(50μM,24小时)对DBC1基因敲除293T细胞和BLM 基因敲除293T细胞中的衰老相关基因表达水平的影响。

二、实验结果

1、如图2A所示,在诱导DNA损伤后,与对照组细胞相比,DBC1基因敲低细胞中的BLM蛋白水平下降,其趋势与p21的增加大致成反比。

2、如图2B所示,当诱导DNA损伤时,与对照组相比,BLM基因敲低细胞的 p21表达水平升高,细胞周期G1期延长(如图2C所示),p53或p16表达水平没有变化,该结果与DBC1基因敲除细胞相似(如图1C、图1D所示)。

3、如图2D所示,在通过DNA损伤诱导细胞衰老的模式中,与对照细胞相比, BLM缺失的IMR-90细胞的衰老水平升高。

4、如图2E所示,将DBC1转染到BLM缺失的细胞中,诱导DNA损伤后,随着越多的DBC1存在,越多的BLM蛋白被保留下来,p21的水平也随着降低。

5、在DNA损伤诱导细胞衰老的模式中,将DBC1转染到BLM缺陷的IMR-90 细胞中可以减少SA-β-gal阳性细胞的数量,抑制衰老水平(如图2F所示)。与BCL-2表达水平升高且细胞凋亡水平降低的DBC1敲低细胞(如图1B和1C) 不同,敲低BLM对BCL-2的表达水平、细胞凋亡水平均没有影响。

6、分别对DBC1敲低细胞和BLM敲低细胞进行RNA测序,对两组数据中常见变化的转录本进行分析得到具有200个基因重叠的基因表达谱(GEPs)。经生物过程(BiologicalProcess)中的GO富集分析表明,“细胞老化”是两个数据集共有的最富集的上调通路之一(如图3B所示)。对DBC1和BLM共同调控基因的KEGG分析显示,最富集的通路与氧化磷酸化、亨廷顿病、代谢通路、帕金森病和阿尔茨海默病有关,所有这些都是与衰老相关的疾病,如果功能有缺陷就会导致衰老(如图3C所示)。在此背景下,比较敲低BLM或DBC1对标志性衰老相关基因的影响的转录分析,结果显示它们在DNA损伤下具有非常相似的作用模式,缺少DBC1或BLM均可促进衰老(如图3D所示),这为BLM和 DBC1在调节细胞衰老中存在功能重叠提供了证据。

综上,上述结果证明DBC1通过维持BLM丰度调控DNA损伤诱导的细胞衰老。

实施例3DBC1通过与BLM结合来保护BLM不被降解

一、实验方法

1.为进一步检测DBC1基因敲低293T细胞中BLM蛋白水平下降是否与半胱天冬酶相关,本发明使用泛半胱天冬酶抑制剂Z-VAD(OMe)-FMK对细胞进行处理。对经依托泊苷(100μM)或Z-VAD(OMe)-FMK处理24小时的DBC1基因敲低293T细胞中的BLM和p21蛋白水平进行Western Blot分析。

2.采用免疫共沉淀对DBC1和BLM相互作用进行分析。

3.对DBC1进行一系列截短,将全长或截断DBC1与BLM进行免疫共沉淀实验。全长和截短突变体DBC1(pcDNA3.1-DBC1-V5,pcDNA3.1-DBC1-V5△NT, pcDNA3.1-DBC1-V5△Nudix,自建质粒)的示意结构如图4C底部图所示。FL 代表全长;ΔNudix表示Nudix结构域的缺失(残基339-463);ΔNT表示N-末端结构域(残基1-263)的缺失。

4.为检测DBC1与BLM的结合是否有助于DBC1保护BLM免受切割,将全长(FL)或N端截短突变体DBC1(ΔNT)的导入到DBC1敲低293T细胞,在经依托泊苷诱导(50μM,24小时)的DNA损伤后,通过Western Blot分析细胞中的BLM和p21蛋白水平。

二、实验结果

1、如图4A所示,50μM浓度下,Z-VAD(OME)-FMK可以将DNA损伤后BLM 的丢失减少到与对照组相当的水平,p21的水平也相应降低。该结果证明,DBC1 的存在减少了DNA损伤激活的半胱天冬酶对BLM的切割。

2、如图4B所示,DBC1与BLM存在相互作用。进一步确定DBA1中与BLM 结合的结构域,实验结果显示,缺少N-端243个氨基酸残基的DBC1突变体不能与LM相互作用,而缺少DBC1中的Nudix结构域对DBC1与BLM的相互作用没有影响(如图4C所示)。

3、如图4D所示,与DBC1基因敲低细胞相比,重新引入N端截短的突变体DBC1 对BLM的减少没有显著影响,而重新引入全长DBC1会抑制由DNA损伤导致的BLM蛋白的减少,与对照细胞的情况相似。当重新引入全长DBC1时,DNA 损伤引起的p21诱导减少,而引入非相互作用突变体没有得到类似的结果。

综上,上述结果证明DBC1通过与BLM结合来保护BLM免受DNA损伤引起的切割。

实施例4ML216通过促进DBC1-BLM相互作用保护BLM免于降解并抑制DNA 损伤诱导的衰老。

一、实验方法

1、用依托泊苷(100μM)、ML216(50μM)或两者同时处理293T细胞24小时后进行免疫共沉淀实验,观察ML-216对DBC1-BLM相互作用的影响。

2、用依托泊苷(100μM)或ML216(50μM)处理DBC1基因敲低293T细胞24小时,然后通过Western Blot分析BLM和p21蛋白水平。

3、在不同浓度的ML216下,进行DBC1与BLM的体外免疫沉淀实验。将 FLAG-DBC1高表达293T细胞的4等份裂解物分别与0、20、50、100μM ML-216 孵育12h后,用FLAG抗体进行免疫沉淀实验,采用Western Blot检测BLM蛋白水平。

4、Western Blot检测经不同浓度ML216处理(24小时)的293T细胞中BLM、γH2AX和p21的蛋白水平,以依托泊苷处理组作为阳性对照(100μM,24小时)。

5、用依托泊苷或依托泊苷与不同浓度的ML216共处理诱导IMR90细胞DIS后检测SA-β-Gal阳性细胞数,采用RT-PCR检测诱导后IMR90细胞中p16、p21、 IL-1α、IL-6、CXCL-1的表达水平。

6、采用不同浓度ML216处理293T细胞24小时,检测细胞同源重组(HR)修复效率。HR步骤如下:将pcDNA3.1-HR质粒(自建质粒)、pCBASceI质粒 (Addgene,26477)和dsRed2-N1质粒(Addgene,54493)转染到细胞中。转染后48小时进行药物处理,最终细胞由流式细胞术定量分析。GFP阳性细胞与 RFP阳性细胞的比率用于计算HR修复效率。

7、检测经ML216(50μM,24小时)处理的DBC1基因敲低293T细胞的HR修复效率。

二、实验结果

1、如图5A所示,经ML216处理后,无论是否存在DNA损伤,更多的BLM蛋白被Flag-DBC1拉下来,而且ML216也增加了input组中BLM蛋白水平。

2、如图5B所示,在对照细胞中,依托泊苷诱导DNA损伤后,ML216增加了 BLM蛋白水平,几乎完全抑制了p21蛋白水平,而在DBC1基因敲除细胞中, BLM蛋白水平增加较少,p21蛋白水平仅被抑制了约50%,该结果显示了ML216 对DBC1的功能依赖性。

3、如图5C所示,结果表明BLM和DBC1与ML216的相互作用呈剂量依赖性增加。

4、如图5D所示,经ML216处理的细胞中,包括p21、γH2AX在内的衰老标志物的表达水平没有显著变化。但是,在经依托泊苷诱导的DNA损伤中,ML216 可以降低p21和γ-H2AX的水平。

5、如图5E、图5F所示,与下调衰老标志物p21和γ-H2AX蛋白水平的结果一致,ML216显著降低经依托泊苷诱导DIS的细胞中SA-β-Gal阳性衰老细胞的比例。如图5G所示,ML216还降低了SASP因子IL-1a、IL-6和CXCL1的表达水平。

6、如图5H所示,ML216处理增加了HR修复效率,而当DBC1被敲低时,ML216 处理会不增加HR修复效率(如图5I所示),该结果证明ML216对DBC1具有功能依赖性。

综上,上述数据证明,ML216通过促进DBC1-BLM相互作用保护BLM免受降解,从而抑制DNA损伤诱导的细胞衰老。

实施例5ML216减少特发性肺纤维化(IPF)小鼠模型中与衰老相关的病理变化一、实验方法

1、单次气管内滴注2mg/kg博莱霉素诱导C57BL/6J小鼠肺部DNA损伤和衰老 (如图6A所示)。

2、博莱霉素灌胃一周后,对两组小鼠分别腹腔注射ML217(0.5mg/kg)或赋形剂,每周2次,共3周。3周后检测小鼠的肺功能参数,包括:动态顺应性、峰值顺应性和弦顺应性。进行Masson染色(Masson trichrome staining Kit,Solarbio, G1343)和H&E染色(H&E染色由北京协和医学院医学分子生物学国家重点实验室的组织学系进行)检测肺纤维化状态。采用羟脯氨酸测定小鼠肺组织胶原含量(Hydroxyproline Assay Kit,Solarbio,BC0255)。检测小鼠肺组织纤维化标志物基因的mRNA表达水平。使用ELISA检测小鼠肺和血清中关键的SASP因子(Mouse CXCL1/KC(IL-8)ELISA Kit,Absin,ABS520017;Mouse CCL2/JE/MCP-1ELISAKit,Absin,ABS520016;Mouse IL-6ELISAKit,Absin, ABS520004)。采用SA-β-Gal染色分析小鼠肺部细胞衰老水平。对于组织SA-β-Gal 染色,将冷冻切片在冰冷的固定液(含有2%甲醛和0.2%戊二醛的预冷PBS) 中固定7分钟。然后用预冷的PBS洗涤样品3次,每次10分钟。冰冻切片用PAP 笔包围,染色液染色(同细胞染色液),在37℃无CO2加湿室中过夜。最后在显微镜下观察并拍照。

二、实验结果

1、如图6B所示,博莱霉素的处理使小鼠肺弹性降低20-50%,该结果是通过测量顺应性指数得到的,如动态顺应性、峰值顺应性和弦顺应性等,所有这些指数都经ML216治疗后得到显著改善。

2、如图6C,Masson染色、H&E染色结果显示,ML216可以减轻IPF小鼠肺纤维化。

3、如图6D所示,羟脯氨酸测定实验结果显示,ML216组小鼠肺组织胶原含量明显低于对照组。

4、如图6E所示,ML216组小鼠的肺纤维化标志基因的mRNA表达水平降低。

5、肺组织纤维化显著提高了肺和血清中IL-6、CXCL1和MCP-1的蛋白水平。 ML216给药显著降低了肺中IL-6和血清中MCP-1的蛋白水平,而其他因素则呈下降趋势(如图7A和7B所示)。ML216治疗组肺中p21的诱导率显著低于对照组(如图7C所示)。如图7D、7E所示,ML216处理组小鼠肺部的SA-β-Gal 阳性细胞减少,该结果证明ML216处理组小鼠整体衰老状态较对照组小鼠轻。

综上,上述结果证明,ML216给药可以抑制肺细胞衰老来减轻IPF小鼠肺纤维化,进而改善肺功能。

上述实施例的说明只是用于理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也将落入本发明权利要求的保护范围内。

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