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前言:WNK激酶(With No lysine(K)kinaSe)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,因其家族成员在激酶功能域缺乏保守的赖氨酸而得名。WNK激酶家族成员均具有1个短的氨基端结构域、1个高度保守的蛋白激酶结构域、1个自身抑制结构域和至少2个螺旋-螺旋结构域。迄今,在人类共发现了该家族的4个成员,即WNK1、WNK2、WNK3和WNK4。其中,WNK1和WNK4的基因变异导致一种常染色体显性遗传病-Ⅱ型假性低醛固酮血症(pseudohypoaldosteronism typeⅡ,PHAⅡ,OMIM#145260)。PHAⅡ是一种肾脏离子转运异常性疾病,也被称为Gordon综合征,主要临床表现为高血压、高血钾和代谢性酸中毒。因此,对WNK激酶的功能研究揭示了肾脏离子转运调控的一条新途径。
醛固酮(aldosterone,aldo)是人体内最重要且作用最强的盐皮质激素,主要作用部位为肾脏,其生理作用为保钠排钾,调节细胞外液容量进而调控血压。
由于WNK激酶家族成员与醛固酮均表达于肾脏,并且参与肾脏离子转运调节,因此我们推测醛固酮可能通过调控WNK激酶家族成员的表达而发挥其生理功能。为此,我们通过体外给予大鼠醛固酮及醛固酮受体拮抗剂,高钾饮水诱导大鼠内源醛固酮增高;检测各组大鼠血清醛固酮水平及血清和24小时尿液中K+、Na+、Cl-水平;Real-time PCR检测大鼠肾脏组织WNK成员表达;检测醛固酮刺激下WNK成员启动子区荧光素酶报告基因活性的变化,并通过生物信息学软件分析WNK1-KS启动子区转录因子结合位点,以揭示醛固酮对WNK激酶家族成员的作用及其机制。
材料与方法
一、实验材料与试剂
1、健康雄性wistar大鼠
2、总RNA提取试剂
3、反转录试剂
4、Real-time PCR试剂
5、HEK293细胞系
6、细胞培养及转染相关试剂
二、实验方法
1、48只健康雄性Wistar大鼠,随机分为6组,每组8只,分别给予醛固酮、醛固酮受体拮抗剂和高钾饮水。
2、将大鼠置于代谢笼中饲养,收集24小时尿液。将各组大鼠处死,采集血清,并取肾脏组织。
3、提取肾脏组织RNA并反转录成cDNA。
4、Real-time PCR检测大鼠肾脏组织中WNK基因家族成员表达。
5、转染WNK1-L,WNK1-KS和WNK4基因启动子荧光素酶报告基因载体至HEK293细胞中,醛固酮刺激后检测荧光素酶活性变化。
6、预测WNK1-KS基因启动子区域内转录因子结合位点。
7、WNK1-KS启动子区系列截短荧光素酶报告基因载体构建及其活性检测。
实验结果:
1、各组大鼠血清醛同酮水平及尿液中K+水平均升高,尿Na+水平均下降;高钾组尿Cl-水平显著升高,其他组无变化;各组大鼠血清离子浓度均无显著变化。
2、大鼠肾脏组织中WNK1-KS表达显著上升,WNK4表达显著下降,而WNK1-L表达无明显变化,WNK3仪在高钾组表达上升,在其他组无明显变化。
3、醛固酮刺激HEK293细胞后,WNK1-L启动子区荧光素酶活性无明显变化,WNK1-KS启动子区荧光素酶活性显著上升,WNK4启动子区荧光素酶活性显著下降。
4、在WNK1-KS基因启动子区预测到3个糖皮质激素反应元件。
5、WNK1-KS启动子区系列截短荧光素酶报告基因载体转染HEK293细胞后,pGL3-basic-975、pGL3-basic-663、pGL3-basic-150和pGL3-basic-70的转录活性活性显著上升,而pGL3-basic-314、pGL3-basie-274和pGL3-basic-220的转录活性显著下降。
结论:
醛固酮可调控WNK激酶家族成员的表达,与相应启动子区荧光素酶报告基因活性检测结果一致,表明醛固酮可通过基因组效应参与WNK基因表达调控。