大鼠肝再生中Cebpz、miR-136-3p及4种circRNA调节肝细胞处于G0期还是G1期的作用研究

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大鼠2/3肝切除(partial hepatectomy,PH)后的肝再生(liver regeneration,LR)是一个复杂而有序的过程,该过程包括启动阶段(PH后0~6 h)、增殖阶段(PH后6~72 h)和终止阶段(PH后72~168 h)。研究表明,竞争性内源RNA(competing endogenousRNA,ceRNA)在大鼠LR中起重要调控作用。目前,肝病临床治疗方法中的肝切除和肝移植等都极其依赖于肝脏的再生能力,然而,肝细胞强大再生能力的激活与其G0/G1期转换以及随后的肝细胞增殖有很强关联。因此,研究ceRNA促进或抑制G0/G1期转换,进而调节肝细胞增殖再生的分子机理,可以为肝病的临床治疗提供线索。基于此,本文对circRNA、miRNA和mRNA关联互作进行了分析,试图发现调节肝细胞处于G0期还是G1期的分子机制。研究构建了2/3肝切除模型,然后使用生物信息学和生物高通量检测技术对大鼠肝再生中ceRNA的表达谱进行分析,通过NCBI数据库比对分析、创新性途径分析(ingenuity pathway analysis,IPA)等方法获取与G0期G1期相关的mRNA,构建候选的mRNA集;通过mi Rwalk数据库检索mRNA集,探明互作的miRNA,构建候选的miRNA集;之后再通过mi Randa和Target Scan等数据库比对分析出与miRNA互作的circRNA,进而筛选出G0期G1期相关的ceRNA。将上述G0期G1期相关ceRNA与高通量转录组测序结果进行比对整合,筛选出有表达数据的G0期G1期相关ceRNA,再利用NCBI和Animal TFDB数据库比对筛选出其中包含的转录因子。用|log2Foldchange|≥1和p≤0.05定义差异表达RNA(differential expressedRNA,DERNA);用GSEA软件以TOP p值为条件筛选出关键基因Cebpz。从上述结果挑选出Cebpz的上游miRNA和circRNA,用Cistrome Data Browser数据库比对和IPA软件分析预测Cebpz调节的下游基因,最后用Cytoscape 3.2软件构建circRNA-miRNA-Cebpz的互作网络。通过该研究,被检出的mRNA有13251种、miRNA有921种、circRNA有13999种。其中,在大鼠肝再生中差异表达的circRNA、miRNA和mRNA分别有2843、348和2479种;与G0期G1期相关的circRNA、miRNA和mRNA分别有552、349和745种,差异表达的G0期G1期相关circRNA、miRNA和mRNA分别为229、104和177种。通过Cytoscape 3.2软件构建并分析Cebpz相关ceRNA互作网络后发现:G0期时Cebpz与30种miRNA和123种circRNA形成464种互作;G1期时与43种miRNA和189种circRNA形成720种互作。采用ceRNA综合分析法得到后者网络中的关键调控因子mi R-136-3p,结合mi R-136-3p的表达、功能及前期研究结果,筛选出了4种在大鼠肝再生G0期和G1期起关键作用的circRNA:circ02548、circ02174、circ10034和circ16474。以表达差异性为基准,进一步得到5个CEBPz调节的下游基因:Tom1、Vcp、Cdk2ap2、Creb3l4、Txnip。研究结果表明,CEBPz可能通过circ02548-mi R-136-3p-Cebpz、circ02174-mi R-136-3p-Cebpz、circ10034-mi R-136-3p-Cebpz和circ16474-mi R-136-3p-Cebpz互作方式来调节下游基因表达,进而决定肝细胞是处于G0期还是G1期。本文研究了circRNA、miRNA和mRNA在大鼠肝再生的G0期和G1期的表达变化和互作关系,分析了它们通过ceRNA网络调节肝细胞处于G0期还是G1期的分子机制,为大鼠肝再生细胞周期、细胞增殖的调控机理以及新靶点药物的工程化的研究提供方向。
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