基于RNA-seq技术筛选京尼平致小鼠海马和前脑皮质的差异表达基因

发布时间：2020-06-18 04:10

【摘要】：背景:京尼平存在于诸多中药,是栀子的主要活性成分。最早研究显示出其为良好的生物交联剂,可作为生物材料应用于临床。随着对京尼平研究的不断深入,其护肝、抗炎、保胃、降血糖、利胆、抑制神经毒性、抗抑郁等药理作用逐渐被证实。但京尼平抗抑郁作用的相关分子改变却未曾提及,因此研究进一步京尼平抗抑郁的分子改变有助于其作为一个抗抑郁药应用于临床。抑郁症作为情感障碍类疾病之一,其主要临床表现为显著而持久的心境低落,且部分重症患者具有自杀倾向,严重危害人类健康。根据2017年WHO数据统计显示,全球范围内抑郁症患者已达3.5亿,在致残和致死的疾病排名中,抑郁症仅排在心脏病、中风和艾滋病等之后。因此研究抑郁症的病因、发病机制及抗抑郁药的治疗已成为热点。RNA-seq是一种目前广泛用于研究转录组学的高通量测序技术,其主要功能包括:发掘未知基因、对基因表达水平进行定量化,未知转录本的发现,并精准识别可变剪切位点、cSNP。差异基因表达的筛选的功能检测目前应用最多。因此,RNA-seq在临床科研工作中具有良好的应用前景。目的:通过RNA-seq技术筛选京尼平致小鼠海马和前脑皮质的差异表达基因,为进一步探讨京尼平抗抑郁作用提供基础。方法:1.选取4周育龄的雄性昆明小鼠为实验研究对象,按照随机分组原则,将小鼠分为京尼平组、对照组,实验组:京尼平ip,对照组:DMSO ip,每日1次,连续7天。2.利用RNA-seq技术筛选京尼平作用于KM小鼠与对照组中两组海马和前脑皮质分别的差异基因表达情况。3.通过荧光定量PCR技术验证测序所得的具有显著意义的差异表达基因可靠性,了解京尼平可能作用的相关基因及相关通路。结果:1.京尼平作用后两组海马和前脑皮质中存在分别存在151和524个基因差异表达,并且在两种组织中有42个差异基因重叠。京尼平作用后昆明小鼠的前脑皮质中差异表达基因包含248个上调的基因,276个下调的基因,同时海马中差异表达基因有91个上调的基因,60个下调的基因。这些差异基因可能的涉及的相关通路包含细胞内Ca信号通路、生物节律的调节、神经脊柱发育、抑郁相关信号通路等。2.实时荧光定量PCR验证显著差异表达基因,包括:Mobp,Sirt2,Per3,Itgad,Hdac1,Fkbp10,Htr2a,Egr2,Egr3,Egr4,Nos1,Grin2c,Grm3,Grm5,Cacnb1,Hist2h2bb,Hist2h3c2,Hist1h2bc,Miat,上述基因改变趋势基本与测序结果相同。结论:京尼平作用后小鼠海马及前脑皮质分别有151和524个差异表达基因,其中两种组织重叠的差异基因有42个,且包含于抑郁相关的基因及通路。
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R965
【图文】：

差异表达基因

图 2 差异表达基因的筛选Figure 2 Screening of differentially expressed genes注：a）各样本表达水平分布盒形图，横坐标为样本名，纵坐标为样本 FPKM 值 log2 对数值；b）两处理组中海马和前脑皮质差异表达的基因之间的相关性。R2：Perrson 相关系数；c)：韦恩图。两处理组中海马和前脑皮质中的差异表达基因。d）、e）差异表达基因火山图，蓝点表示差异无统计学意义的基因（P＞0.05），绿点表示具有统计学意义的下调的基因（P＜0.05），红点表示具有统计学意义的上调的基因（P＜0.05），横坐标：log2（fold change），纵坐标；-log10（padj）。GH：京尼平组海马；DH：DMSO 组海马；GP：京尼平组前脑皮质；DP：DMSO 组前脑皮质，t-test 显著性检验 P 值的负对数。表 4 样本组织的差异表达基因列表Table 4 List of differentially expressed genes in sample tissuesGene ID log2FoldChange padj GeneName Chrom

散点图,差异表达基因,分析柱,富集

图 3 差异表达基因的 GO 功能富集分析柱状图Figure 3 GO function enrichment analysis histogram of differentially expressed genes注：a)：海马；b)：前脑皮质；GH：京尼平组海马；DH：DMSO 组海马；GP：京尼平组前脑皮质；DP：DMSO 组前脑皮质；横坐标为-log10（padj）；纵坐标显示基因富集相关通路，n 表示注释到 KEGG 信号通路编码上的差异基因数。* 表示差异基因显著富集。2.1.5 部分差异表达基因 KEGG 信号通路富集分析将两处理组海马及前脑皮质中分析所得的差异表达基因进行 KEGG 信号通路富集分析并做富集分析散点图。KEGG 信号通路富集分析显示，海马中差异表达基因主要富集在有关肿瘤、RNA 降解、钙信号通路等信号通路（图 4a）。前脑皮质中差异表达基因主要富集在有关钙信号通路、长期抑郁、缝隙连接等信号通路（图4b）。

【参考文献】