NICD调控猪骨骼肌卫星细胞表达谱测序及相关功能基因验证

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woaifulei
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骨骼肌卫星细胞(muscle satellite cell)是位于骨骼肌基膜与基底膜之间具有增殖分化潜力的肌源性干细胞,其对出生后骨骼肌的生长,发育及多基因表达,多途径网络式调控作用极其复杂。Notch信号通路对猪骨骼肌卫星细胞(PSCs)的增殖与分化的调控有着重要的作用,但其中涉及的关键基因尚不清楚,本实验室构建了稳转Notch1基因的胞内段(NICD)的PSCs模型基于Illumina Hi Seq?2500测序技术对稳转NICD的PSCs模型及未转染模型的m RNA差异表达情况进行测序,从而通过生物学分析,筛选出影响PSCs增殖分化的关键候选基因,并选择了HEYL与RPL15两个基因进行功能研究,为骨骼肌生长发育的调控提供分子理论依据。(1)表达谱测序结果:分别在细胞增殖期和分化期收集细胞RNA样品,进行基因表达谱测序,分析结果发现,在增殖期NICD组与对照组相比有160个差异表达基因,其中93个基因上调,67个基因下调;分化期NICD组与对照组相比有13个差异表达基因,其中7个基因上调,6个基因下调;增殖期与分化期NICD处理组相比有1217个差异表达基因,其中565个基因上调,652个基因下调;增殖期与分化期对照组相比有1021个差异表达基因,其中486个基因上调,535个基因下调。(2)HEYL是Notch1下游的靶基因:通过构建猪HEYL基因启动子荧光报告载体,转染HEK293细胞,检测该基因启动子活性。结合已有文献报道和生物学分析,发现HEYL基因启动子存在NICD转录物激活结合位点GTGGGAA。Ch IP实验结果表明在HEYL基因上游从-2309到-2303位点存在NICD转录结合位点。获得候选基因后,以1日龄长白公猪为研究对象,体外分离、培养猪PSCs,分别过表达HEYL和RPL15基因,研究其对PSCs增殖与分化的影响的调控机理。(3)HEYL基因对PSCs增殖的影响:MTT法和Ed U染色的结果表明,HEYL基因促进PSCs增殖。在增殖期过表达HEYL基因,通过q PCR和Western blot检测结果发现,HEYL会促进Pax7上调,但Myo D差异不显著,显著上调细胞周期蛋白CCNB1、CCND1和CCND2的表达,下调细胞周期负调控蛋白P21的表达,从而促进细胞进入细胞周期,促进细胞增殖,但Myo D不受HEYL基因表达调控。(4)HEYL对PSCs分化的影响:在PSCs中过表达HEYL基因后,用2%的马血清培养基诱导细胞分化,采用q PCR和Western blot检测细胞分化标记基因的表达情况。结果表明过表达HEYL,显著下调Myogenin(Myo G)、My HC和Myosin,说明HEYL基因可能通过抑制分化标志基因的表达来抑制PSCs分化。(5)RPL15对PSCs增殖的影响:在增殖期过表达RPL15,采用MTT法和Ed U检测细胞增殖情况,结果表明RPL15可促进PSCs增殖;但是CCNB1、CCND1和P21的表达量变化不显著,表明RPL15可能通过其他因子调控PSCs增殖。(6)RPL15对PSCs分化的影响:过表达RPL15,用2%的马血清培养基诱导细胞分化,采用q PCR和Western blot检测细胞分化情况,结果发现显著下调Myo G、My HC和Myosin基因。表明RPL15基因可能通过抑制分化标志基因的表达来抑制PSCs分化。此外,通过前人研究报道发现,mi R-22可能是一种对骨骼肌卫星细胞具有重要调控功能,因此,在本研究中,还对mi R-22进行功能研究。(7)mi R-22在骨骼肌发育的分子机制研究。本研究首先检测mi R-22在PSCs分化中的表达情况,发现mi R-22表达量显著上调。通过q PCR和Western blot检测,过表达mi R-22显著下调CCNB1和CCND1的表达,但显著上调P21的表达;干扰mi R-22后发现显著上调CCNB1和CCND1表达而显著下调P21的表达。以上结果表明,mi R-22通过显著下调CCNB1和CCND1的表达,上调P21的表达,阻滞PSCs进入细胞周期,最终抑制PSCs增殖。(8)mi R-22对PSCs分化的影响:通过q PCR和Western blot检测发现,过表达mi R-22后结果发现显著上调Myo G、My HC;干扰mi R-22的表达,显著下调Myo G和My HC。表明mi R-22可能通过促进分化标志基因的表达来促进PSCs分化。通过测序筛选筛选获得了参与Notch信号通路调控的基因,并明确了HEYL和RPL15基因对猪骨骼肌卫星细胞的调控功能,最后明确了一个重要的micro RNA对猪骨骼肌卫星细胞的功能。
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