circRNA004229在表皮特异性Med1敲除小鼠毛囊/表皮发育中的功能及机制探究

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目的:Mediator复合物亚基1(Med1)是参与调控多条信号通路的重要转录辅激活因子。Med1通过调节m RNA转录在毛发循环和伤口修复中发挥重要作用,但仍不能完全解释Med1表皮特异性敲除小鼠中存在的异常表型及基因表达。研究表明,环状RNA(circRNA)作为一类新的非编码RNA广泛参与基因表达调控,涉及多种皮肤生物学功能,而在Med1敲除小鼠中circRNA是否参与基因表达调控仍需进一步探究。本研究旨在筛选并鉴定表皮特异性Med1敲除小鼠(KO)circRNA表达谱,并初步探讨circRNA_004229的生物学功能,为进一步揭示Med1在毛囊和表皮调控中的复杂机制提供新的思路,并为探究circRNA在调节毛囊和表皮中的潜在功能机制奠定基础。方法:1.实验分组及样本获取实验组为表达K14-Cre的Med1flox/flox小鼠(KO),对照组为不表达K14-Cre的Med1flox/flox同窝对照小鼠(WT),每组3只。剃除背部毛发,颈椎脱臼处死小鼠,取小鼠背部表皮组织作为实验样本。2.circRNA表达谱分析提取表皮组织总RNA,对RNA进行质量检测。去除线性转录本并特异性标记circRNA,通过circRNA基因芯片技术检测KO小鼠中差异表达的circRNA。对原始数据进行分析并以FC>2.0,P<0.05为标准筛选显著差异表达的circRNA。通过qRT-PCR对部分差异表达的circRNA进行验证。3.通过生物信息学分析预测circRNA/micro RNA/m RNA作用网络通过Arraystar软件预测与circRNA_004229结合的miRNA,并对circRNA/miRNA相互作用进行详细注释。利用Target Scan,miRPath DB和miRDB数据库检索miRNA的靶向m RNA。根据circRNA测序数据和micro RNA靶基因预测,通过Cytoscape 3.5.0软件构建可视化circRNA/micro RNA/m RNA相互作用网络。4.circRNA_004229功能机制的初步探究通过qRT-PCR验证circRNA_004229靶向miRNA(miR-149-5p,miR-207)靶基因(Tnfrsf19,Perp)的表达水平,并利用免疫组织化学染色(IHC)明确其在皮肤组织中的蛋白表达水平。通过原位末端转移酶标记技术(TUNEL)分析评估WT和KO小鼠皮肤细胞凋亡水平。结果:circRNA芯片分析共检测到13304个circRNA,根据FC>2.0,P<0.05的标准筛选出109个具有显著差异的circRNA,其中34个表达上调,75个表达下调,差异表达的circRNA多数来源于外显子。经qRT-PCR验证表明circRNA_004229表达显著下调。通过circRNA/miRNA相互作用预测及micro RNA反应元件(MRE)序列分析,预测mmu_circRNA_004229的5个潜在靶向miRNA:miR-149-5p,miR-207,miR-7235-3p,miR-667-5p和miR-6914-5p。miRNA靶基因预测表明miR-149-5p和miR-207的潜在靶向m RNA与细胞凋亡相关,并高分预测了两个凋亡相关基因Tnfrsf19和Perp。最终构建circRNA_004229-micro RNA-149-5p/micro RNA-207-Tnfrsf19/Perp相互作用网络。qRT-PCR和IHC实验结果表明miR-149-5p和miR-207的靶基因(Tnfrsf19,Perp)m RNA的表达在KO小鼠皮肤中显著下调,TUNEL分析表明KO小鼠背部皮肤细胞凋亡水平相较于WT小鼠显著降低。结论:Med1表皮特异性敲除小鼠皮肤中circRNA表达谱具有显著差异,表明Med1可能通过circRNA调控网络发挥表皮功能调节作用。mmu_circRNA_004229通过发挥miR-149-5p/miR-207海绵的作用,促进miRNA与Tnfrsf19/Perp的结合,削弱Tnfrsf19/Perp在角质形成细胞中的促凋亡功能。本研究鉴定了Med1表皮特异性敲除小鼠表皮中circRNA表达谱并探究了显著差异circRNA的生物学功能,为探究Med1在毛囊/表皮功能调控中的潜在机制提供新的思路,并为进一步研究circRNA在皮肤中的生物学功能提供潜在靶点。
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