茄病镰刀菌感染后小鼠角膜组织中RNA m6A修饰图谱的变化

来源 :福建医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yixiangren1976
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目的:本研究构建小鼠真菌性角膜炎(fungal keratitis,FK)模型中RNA N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修饰图谱并进行初步分析,为阐明真菌性角膜炎的发病机制提供了新的内容,旨在为其患者提供新的诊疗思路及切实可行的新的治疗靶点。方法:茄病镰刀菌(Fusarium solani,F.solani)感染BALB/C小鼠角膜,建立真菌性角膜炎模型,并以磷酸盐缓冲液(phosphate Buffer solution,PBS)刺激为对照。m6A检测试剂盒测量小鼠角膜组织中总RNA上的m6A修饰水平;采用PCR进行关键m6A催化相关基因的筛选;甲基转移酶3(Methyltransferase-like 3,METTL3)的表达和定位通过Western Blot和免疫荧光来确定;Arraystar mRNA&lnc RNA表观转录组芯片用于构建小鼠真菌性角膜炎模型中RNA m6A修饰图谱,并对差异m6A修饰的mRNAs进行基因本体分析(Gene Ontology,GO)功能富集以及京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路富集分析。结果:BALB/C小鼠感染茄病镰刀菌1d后均出现角膜水肿、糜烂性坏死和溃疡灶等典型症状,并在第5d的临床评分达到高峰。与对照组角膜组织相比,小鼠角膜感染茄病镰刀菌5d后,m6A总体含量呈现明显上调趋势。我们对参与m6A修饰过程的几种关键的催化基因进行表达量的检测,结果表明,经真菌感染后的角膜组织中METTL3、甲基转移酶14(Methyltransferase-like 14,METTL14)的表达上调,尤其是METTL3显著高表达,而肥胖相关蛋白(Fat mass and obesity-associated gene,FTO)、Alk B同源物5(Alk B homolog 5,ALKHB5)、Wilms’肿瘤1相关蛋白(Wilms tumor 1-associated protein,WTAP)等其他基因的表达水平没有显著差异。Western blot和免疫荧光检测进一步证实了METTL3蛋白在感染的小鼠角膜组织中表达升高。通过对真菌组和对照组的m6A修饰谱数据进行比较,并以|log2Fold Change|≥2以及错误发现率(False Discovery Rate,FDR)≤0.05为阈值标准,筛选出m6A修饰存在显著性差异的编码基因总共有1,137个,其中780个是高甲基化的,357个是低甲基化的。对这些高甲基化修饰的mRNAs进行生物信息学分析,GO结果表明这些mRNAs主要富集在系统发育和血管发育(生物过程),细胞外区和细胞外间隙(细胞成分),细胞外基质结构成分和蛋白质结合(分子功能)。KEGG途径分析发现这些高甲基化的mRNAs主要富集在磷脂酰肌醇-3-激酶-丝苏氨酸蛋白激酶(Phosphatei-dylinositol 3 kinase/serine-threonine kinase,PI3K-Akt)信号通路、细胞因子受体间相互作用和肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor,TNF)信号通路等。通过Western blot检测发现在真菌感染的小鼠角膜组织中的Akt和PI3K蛋白的磷酸化程度显著增加。结论:综上所述,茄病镰刀菌感染的小鼠角膜组织中m6A总体水平呈现上调趋势,METTL3表达升高可能是造成真菌感染后m6A修饰水平上调的主要原因。本研究首次通过m6A表观转录组学技术构建了小鼠真菌性角膜炎的m6A修饰图谱,并进行生物信息学分析发现PI3K-Akt信号通路可能是我们进一步研究的重点。
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