非编码RNA在大鼠严重烫伤后早期胫骨前肌消耗中的表达谱变化及其生物信息学分析

发布时间：2018-02-19 21:08

  本文关键词： 非编码RNA 微小RNA 长链非编码RNA 生物信息学 烧伤 大鼠 消耗　出处：《中国人民解放军医学院》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景：进入二十一世纪以来,人类对于编码RNA的研究已经较为深入,但对于完全解决疾病来讲还远远不够。随着非编码RNA进入人们的视野,这类以往被认为无任何作用的“暗物质”给大家带来了“惊喜”。它们通过直接或间接调控编码RNA,影响基因、蛋白质的功能,从而发挥重要的生物学功能。近年来,随着生物信息学技术的发展,利用高通量生物芯片技术研究疾病的病因、诊断、治疗,已经成为一种新型的研究方法,在临床与基础研究中的应用越来越广泛。我科以往研究发现：严重烧伤后高代谢表现为骨骼肌消耗,而且胫骨前肌消耗较为显著,且发现烫伤后大鼠在第3天开始即出现胫骨前肌消耗,7天最为明显,在蛋白水平、基因水平和信号通路方面进一步研究发现：泛素-蛋白酶体介导的蛋白降解、骨骼肌细胞凋亡、内质网应激等是烧伤后骨骼肌消耗的重要原因。但略显不足的是,在非编码RNA的表观遗传学调控方面的机制尚未进行研究。 目的：本研究拟通过高通量芯片筛选严重烫伤大鼠早期胫骨前肌非编码RNA表达谱的改变,应用生物信息学分析方法,深入挖掘芯片数据提供的信息,发现其可能的致病机制,为临床治疗提供新的靶点和途径。本课题拟进行以下三部分研究：(1)观察严重烫伤早期大鼠胫骨前肌消耗改变(2)筛选大鼠严重烫伤早期胫骨前肌微小RNA表达谱并进行生物信息学分析(3)筛选严重烫伤大鼠早期胫骨前肌长链非编码RNA表达谱并进行生物信息学分析 方法： (1)采用雄性Wistar大鼠制备烫伤大鼠模型,实验组大鼠采用94℃热水、12s造成大鼠背部30%TBSA三度烫伤,对照组大鼠采用37℃温水(其余条件同实验组)。分别于伤后Id、3d、7d、14d (n=8)麻醉处死大鼠,分离获取胫骨前肌,称量肌肉重量。原位末端转移酶标记(TUNEL)法测定胫骨前肌细胞凋亡。同时留取胫骨前肌标本用于微小RNA和长链非编码RNA的检测。 (2)采用丹麦锁核苷酸技术Exiqon miRCURYTM LNA microRNA芯片(第七代),约700条捕获探针,数据库版本为v18.0,检测(1)中留取的实验组与对照组中伤后3天的胫骨前肌标本(n=4),对部分差异microRNAs进行实时定量PCR验证以检验芯片数据的可靠性；对筛选出的部分差异microRNAs进行靶基因预测、聚类分析、基因功能分析(GO analysis)、信号通路分析(Pathway)等生物信息学分析,对部分。 (3)采用Arraystar公司Rat LncRNA Array (4x44K, Arraystar)大鼠长链非编码RNA芯片,设计包括LncRNAs和蛋白编码基因,约来自于NCBI RefSeq数据库的9000个lncRNAs和UCSC数据库的约15000个mRNA.检测(1)留取的实验组与对照组中伤后3天的胫骨前肌标本(n=3),对部分差异LncRNAs进行实时定量PCR验证以检验芯片数据的可靠性；对筛选出的差异LncRNAs进行基因功能分析(GOanalysis)、信号通路分析(Pathway)、CNC网络分析等生物信息学分析。 结果： (1)在相同时间点和对照组相比,胫骨前肌重量及其与体重比值在严重烫伤大鼠伤后3d即出现下降,7d下降达到最低；体现出明显的骨骼肌消耗状态。伤后烫伤大鼠胫骨前肌细胞凋亡增加。 (2)烫伤组与对照组相比,共有69种miRNA呈现差异表达,其中升高的miRNA有4种,降低的miRNA有65种；经过GO分析显示,参与代谢过程相关的miRNA包括6种,参与生物调节相关的miRNA包括5种。PATHWAY分析显示关系密切的研究通路有P53信号通路、凋亡信号通路、PI3K/Akt信号通路等。 (3)长链非编码RNA芯片数据显示,从约15000个大鼠mRNAs中检测实验组与对照组之间的差异mRNAs,发现实验组与对照组相比,显著升高的共有93个,而降低的则有110个。从约9000个大鼠lncRNAs中检测实验组与对照组之间的差异lncRNAs,发现实验组与对照组相比,升高的共有64个,而降低的则有53个,且倍数大于1.5(P0.05)。GO分析显示生物过程的负调控、补体激活的经典途径、电压门控氯离子通道活性等多种功能与长链非编码RNA相关。PATHWAY分析显示胰岛素信号通路、T细胞受体信号通路等信号通路可能受到长链非编码RNA调控。 结论： (1)大鼠严重烫伤后早期胫骨前肌microRNAs表达谱产生改变,且生物信息学分析microRNAs可能主要参与了调控代谢过程、生物调节等多种功能,并参与P53信号通路、凋亡信号通路、PI3K/Akt信号通路等多种信号通路。 (2)大鼠严重烫伤后早期胫骨前肌lncRNAs和nRNA表达谱产生改变,且生物信息学分析显示lncRNAs可能主要参与了生物过程的负调控、补体激活的经典途径、电压门控氯离子通道活性等多种功能,并参与胰岛素信号通路、T细胞受体信号通路等多种信号通路。
[Abstract]:Background: since twenty-first Century, research on encoding human RNA has been deeply, but to completely solve the disease is still far from enough. With non RNA encoding into people's vision, which used to be considered without any effect of the "dark matter" to bring "surprise". They affect genes directly or through indirect control, RNA encoding, protein function, and thus play an important biological function. In recent years, with the development of bioinformatics technology, using high-throughput microarray technology to study the cause of the disease, diagnosis, treatment, has become a new research method, has been applied in the clinical and basic research more widely. Our previous studies found that severe burn hypermetabolism after consumption into skeletal muscle and anterior tibial muscle consumption is significant, and found that the rats that appeared in the third day after scald The tibialis anterior muscle 7 days of consumption, the most obvious, at the protein level, gene level and signal pathway further study found that protein ubiquitin proteasome mediated degradation, the apoptosis of skeletal muscle cells, endoplasmic reticulum stress is the main reason that burns in skeletal muscle after consumption. But slightly insufficient, mechanism in non RNA encoding the epigenetic aspects have not been studied.
Objective: This study by microarray screening of severely scalded rats at the initial stage of anterior tibial muscle non encoding RNA expression profiles, analysis methods of biological information, dig the microarray data to provide information, find the possible pathogenic mechanism to provide a new target and way for clinical treatment. This thesis intends to make the following the three part of the study: (1) observed in severely scalded rats at the early stage of the tibialis anterior muscle consumption change (2) screening of severely scalded rats at the early stage of anterior tibial muscle micro RNA expression profile and bioinformatics analysis (3) screening of severely scalded rats at the initial stage of anterior tibial muscle of long chain non encoding RNA expression profiling and bioinformatics analysis
Method锛，

本文编号：1517980