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2020“颐和”青年奖 候选名单
农业农村部动物营养与饲料学科群重点实验室下属单位推荐青年学者
董娜博士
农业农村部东北动物营养与饲料科学观测实验站推荐青年学者
东北农业大学教授,博士生导师
人物简介

董娜,女,1979年生,博士,教授,博士生导师。2013年在东北农业大学获得博士学位,2014年至2017年在东北农业大学生物学博士后流动站工作,现就职于东北农业大学动物营养研究所。2016至2017年在美国密西西比州立大学(Mississippi State University)进行学术访问。研究方向是动物分子营养与免疫,主要针对抗生素替代物质研发以及药用植物有效成分功能探索、应用方面开展研究工作。在《Biomaterials》、《Food & Function》和《畜牧兽医学报》等国内外期刊上发表论文40余篇,第一作者发表SCI论文15篇,最高IF10.273,TOP期刊论文5篇。主持国家自然科学基金、博士后特别资助和黑龙江省自然科学基金等项目8项。曾获首届“帝斯曼缤纷科技奖--中国青年学者动物营养科技奖”特等奖,神农中华农业科技奖、黑龙江省科技进步一等奖、二等奖及畜牧科技一等奖各1项。授权国家发明专利8项。

成果介绍

成果1:揭示抗菌肽的构效关系和作用机理

针对饲用抗生素引发的细菌耐药性及畜产品安全问题,结合蛋白质化学、细胞生物学和分子生物学等交叉学科技术手段,开展了抗菌肽的结构功能关系研究,以攻克抗菌肽应用于畜牧生产的技术瓶颈。

1)改造天然抗菌肽分子结构,揭示其理化结构特性及对抗菌肽活性的影响

应用生物信息学软件的辅助设计,改造天然抗菌肽的分子结构,揭示不同理化参数,包括肽链长度、氨基酸组成、二硫键、电荷数、疏水力矩及两亲性与抗菌肽活性的关系,显著提高抗菌肽的抑菌活性,并提高细胞选择性,为创制高效低毒抗菌肽奠定理论基础。(Amino Acids, 2017; Chemical Biology & Drug Design, 2018),该成果授权国家发明专利1项。

2)创制全新抗菌肽分子,深入解析构效关系,揭示其作用机理

在深入研究天然抗菌肽结构功能关系基础上,建立非完美两亲性肽、多股β-折叠肽、色氨酸拉链肽等全新抗菌肽设计方法,创制了系列安全高效抗菌肽,揭示抗菌肽的作用机制,为饲用高效抗菌肽的创制提供生产材料和技术支持。(International Journal of Molecular Sciences, 2019; Frontiers in Microbiology, 2018; Journal of Medicinal Chemistry, 2017; Acta Biomaterialia, 2016; 畜牧兽医学报, 2019)。该成果授权国家发明专利2项。

3提出智慧型抗菌肽设计方法创制靶向专杀抗菌肽

在广谱-窄谱抗菌肽构效关系研究基础上,解析抗菌肽作用位点与特定病原菌的细胞结构特点的关系,使用定点氨基酸突变技术、噬菌体展示肽杂合技术和信息素标记技术设计了靶向专杀抗菌肽。(International Journal of Molecular Sciences, 2019; Scientific Reports, 2020; Scientific Reports, 2015)。该成果授权国家发明专利1项。

 

成果2揭示畜禽肠道健康的营养调控机制

提出药用植物有效成分提取物(水提物、醇提物、CO2超临界萃取物等)的生产工艺流程、应用技术及使用规程;揭示药用植物提取物齐墩果酸、黄芪多糖以及丙酮酸乙酯保护动物肠道健康的机理。研发改善饲料与畜产品安全的药用植物提取物饲料新产品并用于动物生产,为中药饲料添加剂的标准化、产业化以及通过营养技术调控畜产品安全提供科学依据和技术支持。(Food & Function, 2020; Cell Cycle, 2019; International Immunopharmacology, 2019; Journal of Cellular Physiology, 2020)

成果代表性论文或发明专利

一、科技论文

代表性论文1

Na Dong#, Chenyu Xue#, Lei Zhang, Tingting Zhang, Chensi Wang, Chongpeng Bi, Anshan Shan. 2020. Oleanolic acid ameliorates intestinal barrier defects and inflammation in Salmonella typhimurium-induced diarrhea in mice via the TLR4/NF-κB/MAPK pathway, Food & Function, 11:1122-1132

题目:齐墩果酸经TLR4/NF-κB和MAPK途径改善鼠伤寒沙门菌致腹泻小鼠肠道屏障功能并减轻炎症反应

摘要:鼠伤寒沙门氏菌(S.T)是自限性、食源性的急性腹泻的常见原因,并伴有严重的肠道炎症和肠屏障损害。可从近2000种植物中分离出的齐墩果酸(OA)已被证明具有抗炎作用。本研究的目的是探究OA对S.T诱导的腹泻和肠炎的潜在保护作用,并阐明其抗炎机制。将总共80只BALB/c小鼠(4周龄)随机分为对照组(无S.T,无OA)、S.T组(仅S.T)、S.T + OA组(S.T加100 mg kg- 1 OA)和OA组(仅100 mg kg-1 OA)。与S.T组相比,OA给药显着减轻了临床症状和体重减轻,腹泻和肠道结构损伤的严重程度都得到了明显缓解,腹泻指数(DI)和空肠组织学损伤的缓解证实了这一点。此外,在受感染的空肠中,OA维持Occludin、Claudin-1和ZO-1的表达和定位,以保护空肠屏障,从而保持肠屏障的完整性。OA治疗不仅降低了COX-2和iNOS的水平,而且抑制了促炎性细胞因子如IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌。最后,免疫印迹试验结果显示,OA处理显着抑制肠组织中IκB磷酸化和降解以及p65的核易位,同时OA还降低TLR4的水平和MAPK途径的激活。总而言之,OA可以维持肠道紧密连接屏障,并通过NF-κB和MAPK信号通路减少肠道炎症来预防由S.T引起的腹泻。

关键词:齐墩果酸;鼠伤寒沙门菌;炎症;NF-κB;MAPK

所属研究课题:

国家自然科学基金面上项目(31972580):基于TLR4/NF-κB信号通路研究齐墩果酸调控仔猪肠道黏膜免疫的分子机制

代表性论文2

Na Dong#, Xinyao Xu#, Chenyu Xue, Chensi Wang, Xinran Li, Chongpeng Bi, Anshan Shan. 2019. Ethyl pyruvate inhibits LPS-induced IPEC-J2 inflammation and apoptosis through p38 and ERK1/2 pathways, Cell Cycle, 18(20):1-15

题目:丙酮酸乙酯通过p38和ERK1/2途径抑制LPS诱导的IPEC-J2炎症和凋亡

摘要:革兰氏阴性菌内毒素严重威胁家畜肠道健康。丙酮酸乙酯(Ethyl pyruvate,EP)已被证明能够保护细胞和组织免受损害,具有调节机体免疫功能。试验结果表明EP下调LPS诱导的IPEC-J2细胞中促炎因子IL-8、TNF-α、IL-6和IL-1β基因的表达水平。进一步通过RNA测序(RNA-seq)分析IPEC-J2细胞中LPS诱导的炎症因子的差异表达基因(DEGs)。结果发现,与对照组相比,LPS处理组中有377个基因上调和477个基因下调;与对照组相比,LPS+ EP组中有258个基因上调和240个基因下调;与LPS组相比,LPS + EP处理组中有373个基因上调和188个基因下调(倍数变化>1.5且FDR<0.01)。差异基因的富集途径主要包括MAPK信号传导途径、PI3K-Akt信号传导途径以及Toll样受体信号传导途径。通过qRT-PCR验证了与MAPK途径中的炎症和细胞凋亡相关的细胞因子的mRNA表达水平,均与RNA测序结果表达趋势相一致(P<0.05)。通过Western Blot、免疫荧光试验以及对p38和ERK1/2进行阻断检测表明EP能够显著抑制磷酸化的LPS诱导的IPEC-J2细胞中p38和磷酸化的ERK1/2蛋白表达水平(P<0.05)。Annexin V-FITC和PI双染法结果显示EP能显著抑制LPS引起的细胞凋亡。综上结果表明:EP通过抑制MAPK通路p38和ERK1/2的磷酸化抑制LPS诱导的猪肠上皮细胞促炎因子的表达。

关键词:丙酮酸乙酯;RNA-seq;猪空肠上皮细胞;细胞凋亡;MAPK

所属研究课题

(1)中国博士后特别资助(2016T90267):丁酸钠调控猪肠膜IPEC-J2细胞抗菌肽表达及其分子机制

(2)黑龙江省自然基金(LH2019C023):基于TLR4/MAPK途径研究丙酮酸乙酯对猪肠道免疫应激的保护作用机理

代表性论文3

Na Dong#, Xinran Li#, Chenyu Xue, Chensi Wang, Xinyao Xu, Chongpeng Bi, Anshan Shan, Deshan Li. 2019. Astragalus polysaccharides attenuated inflammation and balanced the gut microflora in mice challenged with Salmonella typhimurium, International Immunopharmacology, 74:105681

题目:黄芪多糖减轻鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠的炎症并平衡肠道菌群

摘要:鼠伤寒沙门菌(Salmonella Typhimurium,S.t.)是引起急性胃肠炎的主要病原体之一。本试验用S.t感染BALB/c小鼠建立腹泻模型去探明黄芪多糖(APS)的体内抗炎机制及其对肠道菌群的影响。DAI评分表明,APS能够缓解由S.t引起的小鼠体重减轻以及腹泻现象。APS可显著降低肝、脾指数及血清ALT和AST水平(P<0.05)。APS能显著增加空肠绒毛高度和隐窝深度,减少炎性细胞浸润(P<0.05)。另外,APS增加了空肠中ZO-1、Occludin和Claudin-1的蛋白表达(P<0.05)。16S rDNA结果显示,与攻毒组相比,APS显著降低攻毒组肠道中肠杆菌和肠球菌数量,对乳酸菌和双歧杆菌的数量无显著影响。此外,APS显著降低空肠促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-17的mRNA表达水平(P<0.01),降低COX-2和iNOS的蛋白表达水平(P<0.05)。Western blot研究结果表明,预先灌服APS显著抑制攻毒组空肠中TLR4和MyD88的表达,进一步抑制NF-κB的激活,包括p65 NF-κB亚基的核转位和磷酸化和IκB-α的降解,这是APS抑制空肠炎症因子和炎症介质产生的关键因素。

关键词:黄芪多糖;鼠伤寒沙门菌;肠道炎症;肠道微生物;TLR4/MyD88/NF-κB

所属研究课题:

国家自然科学基金面上项目(31972580):基于TLR4/NF-κB信号通路研究齐墩果酸调控仔猪肠道黏膜免疫的分子机制

代表性论文4

Na Dong#, Shuli Chou#, Jiawei Li, Chenyu Xue, Xinran Li, Baojing Cheng, Anshan Shan, Li Xu. 2018. Short symmetric-end antimicrobial peptides centered on β-turn amino acids unit improve selectivity and stability, Frontiers in Microbiology, 9:2832

题目:以β-转角氨基酸为中心的短对称端抗菌肽提高选择性和稳定性

摘要:抗菌肽(AMPs)因其不同于传统抗生素的抗菌作用机制,已成为替代传统抗生素解决世界范围内的抗生素问题的最具潜力方案。在本研究中,我们以β转角为中心将两个α-螺旋对称端分布其两端设计得到融合了α-螺旋及β-转角二级结构的全新抗菌短肽。所设计肽序列进行二级结构、抗菌活性、细胞毒性和盐环境耐受性等的检测结果说明,所设计的肽段PQ和PP在细菌膜的模拟环境中整体上趋于形成α-螺旋结构且具有抗菌活性高、细胞毒性低、盐环境耐受性强等优点。荧光光谱分析及电子显微镜观察结果表明PP和PQ是通过破坏细菌细胞膜,造成细胞内容物流失而杀死细菌的。至此,该研究结果说明该对称型抗菌肽的分布设计方法具有提高抗菌活性及细胞选择性的作用,所获得的的抗菌肽具有成为全新抗生素替代产品的巨大潜力。

关键词:抗菌肽;细胞选择性;条件抗性;杀菌机理;溶血

所属研究课题:

黑龙江省自然科学基金项目(QC201518):全新β-折叠型抗菌肽的分子设计及稳定性研究

代表性论文5

Na Dong, Chensi Wang, Xinran Li, Yuming Guo, Xiaoli Li. 2019. Simplified head-to-tail cyclic polypeptides as biomaterial-associated antimicrobials with endotoxin neutralizing and anti-Inflammatory capabilities, International Journal of Molecular Sciences, 20, 5904

题目:简化的头尾循环多肽作为生物抗菌剂具有中和内毒素及抗炎功能

摘要:抗菌肽(AMPs)是一种潜在的多肽类生物材料,由于缺乏对其结构功能关系的深入了解,较低的抗菌活性和潜在的细胞毒性阻碍了AMPs的临床应用。为了提高抗菌肽的抗菌能力和临床应用潜力,本试验使用模板(IR)nP(IR)nP(n=1、2和3)的环状、线性和D型脯氨酸等方法来设计两亲性肽。结果表明,随着两亲性肽重复单元(n)的增加,其抗菌活性也随之升高。含有三个重复单元IR的环状肽OIR3,其抗菌效力和细胞选择性均高于线性肽IR3、环状肽gramicidin S(GS)和带有D型脯氨酸的抗菌肽DIR3。表面等离子体共振和内毒素中和试验表明,OIR3是通过与脂多糖(LPS)结合而具有中和内毒素的能力。荧光光谱和电子显微镜结果表明,OIR3能够使菌膜破裂,从而导致细菌死亡。由LPS诱导的炎症分析表明,OIR3能够抑制RAW264.7细胞中的炎症因子TNF-α的表达。此外,在恶唑酮诱发的皮炎小鼠模型试验中,OIR3通过抑制TNF-α、IL-1β和IL-6的mRNA表达来减轻皮肤炎症。总之,头尾相连环状肽OIR3在治疗细菌感染和皮肤炎症方面具有巨大潜力。

关键词:头尾循环抗菌肽;细胞选择性;膜;杀菌机理;皮肤炎症

所属研究课题:

自然科学青年基金项目(QC201518):全新β-折叠型抗菌肽的分子设计及稳定性研究

二、授权国家发明专利

专利1:高细胞选择性的环形抗菌肽OIR3及其制备方法和应用

专利2:一种高效α-螺旋抗菌肽GV及其制备方法和应用

专利3:一种高效杂交抗菌肽LI及其制备方法和应用

专利4:一种鸡源抗菌肽的衍生肽及其制备方法和应用

 

二、科技奖励

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