生物信息学策略筛选鉴定皮质脊髓束损伤修复相关microRNA的表达

发布时间：2018-01-28 11:38

  本文关键词： 皮质脊髓束 再生 生物信息学 microRNA 差异表达基因 基因-基因网络　出处：《南通大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目的:检测皮质脊髓束损伤头侧和尾侧microRNA及其靶基因mRNA的表达变化,探讨microRNA在皮质脊髓束损伤修复过程中的生物学作用,为脊髓再生修复提供理论基础和实验依据。方法:1.在左侧延髓锥体切断大鼠锥体束,建立单侧大鼠皮质脊髓束损伤模型,采用BBB评分进行行为学评价。2.实验以左侧大鼠皮质脊髓束损伤模型作为研究对象,利用mRNA表达谱芯片和microRNA芯片,分析损伤头侧和尾侧的差异基因的表达,分别构建损伤头侧2h和5d以及损伤尾侧2h和5d的microRNA及m RNA基因调控网络。3.利用生物信息学方法筛选差异表达的microRNA预测靶基因与m RNA的差异筛选取交集,进行microRNA和m RNA共表达分析。不仅可以在转录组水平揭示基因表达的变化,还可以看转录后靶基因水平microRNA的变化,根据数据库信息利用图论的方法构建与脊髓损伤修复相关的microRNA及其靶基因调控的关系。4.Real-time PCR检测miR-124,mi R-342-5p,mi R-17-5p,mi R-547的表达水平。5.Real-time PCR检测Irf8,Slit1,Ulk1,IL6的表达水平。6.Western blot检测Irf8,Iba1蛋白的表达变化。结果:1.皮质脊髓束损伤后观察到右后肢运动不协调,BBB评分表明运动功能受限,但是没有完全瘫痪,损伤后2h,1,3,5和7d与对照组相比差异有统计学意义(P0.05),提示模型制备成功。2.从头侧5d与头侧2h microRNA靶基因网络图可以发现有50个差异表达的基因,其中23个上调,27个下调。而尾侧5d与尾侧2h的microRNA靶基因网络图显示有57个差异表达的基因,其中20个上调,37个下调。从基因水平获得了microRNA的异常调节。3.头侧5d与2h相比,聚集于与修复再生相关的生物学过程,即免疫反应,神经元迁移,神经前体细胞增殖和轴突再生。尾侧5d和2h相比,同样聚集于与修复再生相关的生物学过程,即免疫反应,凋亡负调控,胶质细胞的激活和轴突再生。4.qRT-PCR结果显示,尾侧5d与2h相比,mi RNA-342-5p有显著性差异表达(P0.01),并且与Irf8呈现反向调节关系,而在头侧miRNA-342-5p表达差异无统计学意义(P0.05)。头侧和尾侧的5d与2h相比,miRNA-124均有显著增高(P0.01)。其他2个miRNAs,miRNA-17-5p,miRNA-547与对照组相比具有统计学意义(P0.01或P0.001)。5.qRT-PCR数据分析显示Slit1,Irf8,Ulk1,IL6与芯片结果一致,与对照组相比差异有统计学意义(P0.01或P0.001)。6.Western blot结果显示5d和2h相比,尾侧Irf8的表达显著增加,Iba1的表达明显增高,差异有统计学意义(P0.01)。结论:皮质脊髓束损伤后损伤头侧和尾侧均有显著性上调或下调的差异表达基因,在损伤尾侧miRNA-342-5p和Irf8呈反向调节,miRNA-17-5p与Ulk1呈反向调节,提示miRNA-342-5p,miRNA-17-5p与胶质细胞激活从而促进脊髓损伤修复再生密切相关。在损伤的头侧,芯片分析发现一些趋化因子如IL6显著下调,提示轴突再生的可能性。这些结果在分子水平为皮质脊髓束的损伤和修复提供理论基础和实验依据。
[Abstract]:Objective: to investigate the expression of microRNA and its target gene mRNA in the head and tail of corticospinal tract injury and to explore the biological role of microRNA in the repair of corticospinal tract injury. Methods 1. To cut off the pyramidal tract in the left medulla oblongata and establish a unilateral corticospinal tract injury model. BBB score was used to evaluate behavior. 2. The model of left corticospinal tract injury was used as the research object, mRNA expression microarray and microRNA chip were used. The differentially expressed genes in the head and tail were analyzed. MicroRNA and m of head side and tail side were constructed for 2h and 5d, respectively. RNA gene regulatory network. 3. Using bioinformatics method to screen differentially expressed microRNA predictive target genes and M RNA. The co-expression analysis of microRNA and m RNA can not only reveal the changes of gene expression at the transcriptional level, but also show the changes of microRNA at the target gene level after transcription. The relationship between microRNA and its target gene regulation related to spinal cord injury repair was constructed by using graph theory according to database information. 4. Real-time PCR was used to detect miR-124. The expression level of mi R-342-5png mi R-17-5pnmmi R-547 was detected by Irf8Slit1 Ulk1 by 5.Real-time PCR. The expression level of IL6. 6. Western blot was used to detect the expression of Iba1 protein in Irf8. Results: 1. The motor disharmony of the right hind limb was observed after corticospinal tract injury. BBB score showed that the motor function was limited, but not completely paralyzed. There was a significant difference between the two groups at 2 h after injury (P 0.05). The results showed that 50 differentially expressed genes could be found in 5 d and 2 h head side microRNA target gene network, 23 of which were up-regulated. 27 down-regulated genes were down-regulated, and 57 differentially expressed genes were found in the microRNA target gene network of 5 d and 2 h caudal side, 20 of which were up-regulated. 37 down-regulated. The abnormal regulation of microRNA was obtained from gene level .3.Compared with 2 h, the cephalic side was concentrated in the biological process related to repair and regeneration, I. E. immune response and neuronal migration. The proliferation and axon regeneration of neural precursor cells were also concentrated in the biological processes related to repair and regeneration, namely, immune response and negative regulation of apoptosis, compared with 5 days and 2 hours in the caudal side. The activation of glial cells and axon regeneration. 4. QRT-PCR results showed that there was a significant difference in the expression of TMI RNA-342-5p between 2 hours and 5 days in the caudal side (P 0.01). The expression of miRNA-342-5p in the cephalic side was not significantly different from that in the head side (P 0.05). The expression of miRNA-342-5p in the cephalic and caudal sides was significantly higher than that in the 2 h group (P 0.05). MiRNA-124 increased significantly (P 0.01), and the other two miRNA-17-5p miRNAs. Compared with the control group, miRNA-547 had statistical significance (P0.01 or P0.001U. 5.qRT-PCR) analysis showed that Slit1 Irf8 Ulk1. The results of IL6 were consistent with those of microarray, and there were significant differences between the two groups. P0.01 or P0.001G. 6. Western blot showed 5 days and 2 hours. The expression of Irf8 in the caudal side was significantly increased. Conclusion: there are significant up-regulated or down-regulated genes in the head and caudal side of corticospinal tract injury after corticospinal tract injury. MiRNA-342-5p and Irf8 showed reverse regulation in the caudal side of injury. MiRNA-17-5p showed reverse regulation with Ulk1, suggesting miRNA-342-5p. MiRNA-17-5p is closely related to the activation of glial cells to promote the repair and regeneration of spinal cord injury. On the head side of the injury, some chemokines such as IL6 were significantly down-regulated by microarray analysis. These results provide theoretical and experimental basis for corticospinal tract injury and repair at molecular level.
【学位授予单位】：南通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R651.2

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本文编号：1470652