高速逆流色谱大规模纯化和厚朴酚及应用SILAC技术研究和厚朴酚治疗HepG2细胞作用机理

高速逆流色谱大规模纯化和厚朴酚及应用SILAC技术研究和厚朴酚治疗HepG2细胞作用机理

论文摘要

背景和目的:和厚朴酚是中药厚朴的主要化学成分。据报道:和厚朴酚具有多途径抗肿瘤机制,如诱导细胞增殖与分化,引起细胞凋亡,其机制与上调促凋亡因子Bid、下调抑凋亡因子Bcl-XL,以及激活p53非依赖、线粒体依赖的Caspase通路有关。由于动物实验需要,我们需要找到一种高效快速的分离技术纯化出大量的和厚朴酚,高速逆流色谱仪是一种液液分离装置,经过多年的改进,发展为一种快速的分离技术,可以和高效液相色谱媲美,是一种分离天然药物的理想的设备。SILAC技术:即是用同位素标记必需氨基酸,将它加到缺乏此氨基酸的培养基,用此培养基培养细胞,经过细胞代谢,标记的氨基酸融合到蛋白中,形成内码子。它与质谱结合,为定量蛋白组提供了和好的技术。本文旨在用高速逆流色谱从植物厚朴中大规模分离和厚朴酚,并利用SILAC技术,将和厚朴酚治疗同位素标记的肝癌细胞HepG2,通过质谱鉴定,用定量蛋白组的方法鉴定出和厚朴酚引起的蛋白调控,从而确定出和厚朴酚抗肿瘤的作用机理。方法:使用英国布鲁内尔提供的分析型HSCCC优化分离的条件,包括流速、进样浓度、进样量。并将优化的条件放大到制备型HSCCC。大规模分离纯化出和厚朴酚。用和厚朴酚治疗经亮氨酸—d3完全标记的肝癌细胞HepG2,提取蛋白,利用质谱检测总蛋白,以保守蛋白β-actine为标准,确定出和厚朴酚引起调控的蛋白。推断出和厚朴酚抗肿瘤作用机理。结果:经分析型HSCC优化,逆流色谱分离的条件为:转速为每分钟1800转;流速为每分钟2.5毫升;进样量为分离柱的5%;进样浓度为每毫升80毫克。这些优化的条件成功的运用到制备型高速逆流色谱。在大规模分离纯化和厚朴酚与厚朴酚中,我们用三种不同的浓度(20mg/ml,75mg/ml,250mg/ml)进样,从59.2克粗品中分离出纯度高达99.9%的厚朴酚24.7克与纯度高达98.6%的和厚朴酚23.2克。我们用10μg/ml浓度和厚朴酚作用HepG2细胞24h。通过质谱鉴定了290个蛋白,其中和厚朴酚引起蛋白上调占了5.5%,下调蛋白占了72.4%;与细胞凋亡相关的蛋白有23个。结论:本文中,我们成功利用了HSCCC大规模纯化和厚朴酚。采用SILAC技术,我们发现了和厚朴酚引起的蛋白调控,其中在与细胞凋亡相关的蛋白中,我们选择Ras GTPase-activating-iike protein IQGAP1(p195)与94kDa glucose-regulated protein(GRP94)进行PCR与Westen-blot验证。证实了和厚朴酚可能通过引起一系列的蛋白调控来诱导细胞的凋亡。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 应用高速逆流色谱大规模化和厚朴酚与厚朴酚
  • 1.1 前言
  • 1.2 实验部分
  • 1.2.1 实验试剂与实验样品
  • 1.2.2 实验仪器
  • 1.2.3 样品制备
  • 1.2.4 选择两相溶剂系统
  • 1.2.5 两相体系的配制与样品的溶解
  • 1.2.6 MINI-DE CCC分离程序
  • 1.2.7 采用MINI-DE CCC优化分离条件
  • 1.2.7.1 流速的优化
  • 1.2.7.2 进样浓度的优化
  • 1.2.7.3 进样量的优化
  • 1.2.8 MAXI-DE CCC分离程序
  • 1.2.9 高效液相色谱分析MINI-DE CCC馏分
  • 1.3 结果和讨论
  • 1.3.1 MINI-DE CCC分离和厚朴酚与厚朴酚
  • 1.3.1.1 选择两相体系
  • 1.3.1.2 流速优化
  • 1.3.1.3 样品浓度优化
  • 1.3.1.4 进样量的优化
  • 1.3.1.5 和厚朴酚与厚朴酚结构与纯度鉴定
  • 1.3.1.6 预测MAXI-DE CCC分离条件
  • 1.3.2 MAXI-DE CCC分离厚朴酚与和厚朴酚
  • 1.3.2.1 HPLC分析分离组分
  • 1.3.2.2 固定相的保留
  • 1.3.2.3 采用MAXI-DE大规模纯化和厚朴酚
  • 1.4 结论
  • 第二章 定量蛋白组学:应用SILAC(稳定同位素标记法)研究和厚朴酚治疗肝癌细胞HepG2
  • 2.1.前言
  • 2.2.实验材料
  • 2.2.1 细胞株
  • 2.2.2 试剂和材料
  • 2.2.3 实验仪器和设备
  • 2.3 实验方法:
  • 2.3.1 实验流程图:
  • 2.3.2 试剂配置
  • 2.3.2.1 细胞培养所需溶液的配制
  • 2.3.2.2 SDS-PAGE和Western blot相关试剂和溶液的配制
  • 2.3.3 细胞培养
  • 2.3.3.1 HepG2细胞复苏
  • 2.3.3.2 细胞计数
  • 2.3.3.3 HepG2细胞传代
  • 2.3.3.4 HepG2细胞保种
  • 2.3.3.5 HepG2细胞的收集与保存
  • 2.3.4 MTT
  • 2.3.5 流式细胞检测细胞凋亡及周期
  • 2.3.6 细胞裂解与样品制备
  • 2.3.7 SDS聚丙烯酰胺凝胶的灌制
  • 2.3.8 加样与电泳
  • 2.3.9 1D SDS-PAGE(SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳)
  • 2.3.10 凝胶考马斯亮蓝染色
  • 2.3.11 质谱鉴定和生物信息学分析
  • 2.3.11.1 蛋白条带的切取和保存
  • 2.3.11.2 质谱鉴定(mass spectrometry,MS)
  • 2.3.12 RT-PCR
  • 2.3.12.1 Trizol法提取RNA
  • 2.3.12.2 引物的配制与扩征
  • 2.3.12.3 RT-PCR产物电泳分析
  • 2.3.13 Westen blot
  • 2.3.13.1 1D SDS-PAGE(SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳)
  • 2.3.13.2 蛋白质从凝胶转移至固相支持体
  • 2.3.13.3 硝酸纤维素膜的封闭、抗体的孵育及显色
  • 2.4 结果
  • 2.4.1 和厚朴酚对HepG2细胞增殖的影响
  • 2.4.2 和厚朴酚对HepG2细胞周期的影响
  • 2.4.3 用稳定同位素标记HepG2细胞
  • 2.4.4 定量蛋白
  • 2.4.5 总蛋白鉴定
  • 2.4.6 被和厚朴酚调控蛋白的鉴定
  • 2.4.7 生物信息学分析
  • 2.4.8 PCR验证
  • 2.4.9 Westen-blot
  • 2.5 讨论
  • 第三章 综述:高速逆流色谱的研究进展及和厚朴酚抗肿瘤作用机理
  • 3.1 高速逆流色谱
  • 3.1.1 高速逆流色谱分离原理
  • 3.1.2 溶剂系统的选择
  • 3.1.2.1 溶剂体系的要求
  • 3.1.2.2 溶剂体系的选择
  • 3.1.3 高速逆流色谱的应用
  • 3.1.3.1 天然产物
  • 3.1.3.2 抗生素
  • 3.1.3.3 蛋白质和肽
  • 3.1.3.4 其他
  • 3.1.4 高速逆流色谱的新进展
  • 3.1.4.1 与质谱联用
  • 3.1.4.2 pH区带逆流色谱和离子对逆流色谱
  • 3.1.5 总结
  • 3.2.厚朴
  • 3.2.1 厚朴的形态特征
  • 3.2.2 厚朴的化学成分
  • 3.2.3 厚朴的药理作用
  • 3.2.3.1 对胃肠活动的影响
  • 3.2.3.2 抗菌、抗病毒作用
  • 3.2.3.3 肌肉松弛和中枢抑制作用
  • 3.3 和厚朴酚
  • 3.3.1 和厚朴酚的理化性质
  • 3.3.2 和厚朴酚的抗肿瘤作用
  • 3.3.2.1 和厚朴酚的细胞毒作用
  • 3.3.2.2 和厚朴酚对肿瘤新生血管的抑制作用
  • 3.3.2.3 和厚朴酚诱导细胞分化
  • 3.3.2.4 和厚朴酚诱导细胞凋亡的作用
  • 3.3.2.5 抑制酶的活性
  • 3.3.2.6 抑制DNA、RNA和(或)蛋白质的合成
  • 3.3.3 总结
  • 作者及指导教师简介
  • 致谢
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