关键词:
MicroRNA-155
IRF2BP2-KLF2-NF-κB通路
HaCaT细胞
炎症
银屑病
摘要:
研究背景:银屑病是一种由遗传、免疫、感染等因素引起的慢性炎症性皮肤病。该病进展时间长,易复发,发病机制尚不完全清楚。已有相关研究表明,miR-155的异常表达与银屑病的进展密切相关。
目的:本研究旨在利用生物信息学方法筛选银屑病的差异表达基因和差异表达微小核糖核酸(micro RNA,miRNA),探讨miR-155在银屑病发生发展中的作用及其分子机制。
方法:采用GEO2R工具分别筛选银屑病患者数据集GSE166388和GSE153007中皮肤组织差异表达基因,和银屑病患者数据集GSE115293和GSE145305中皮肤组织差异表达miRNAs;采用VENNY工具分别筛选银屑病患者数据集GSE166388和GSE153007中皮肤组织共表达差异基因,和银屑病患者数据集GSE115293和GSE145305中皮肤组织共表达差异miRNAs。基于Metascape数据库同时利用R软件对银屑病患者皮肤共表达差异基因、共表达上调差异基因、共表达下调差异基因分别进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析;利用CIBERSORT工具分析银屑病患者数据集GSE166388皮肤组织免疫细胞浸润情况;基于String数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络(PPI)和miRNA-m RNA网络,基于Cyto Hubba插件Degree算法获得核心网络和关键元素。miR-155转染HaCaT细胞,采用CCK8检测细胞增殖;流式细胞术检测细胞周期变化;实时荧光定量PCR(q RT-PCR)和酶联免疫吸附试验(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)分别检测炎症因子IL-1β和IL-6的基因和蛋白表达水平。LPS处理HaCaT细胞构建银屑病炎症模型。q RT-PCR检测炎症下miR-155、IL-1β和IL-6的基因表达水平;ELISA检测IL-1β和IL-6的蛋白表达水平。利用GEO数据库筛选HaCaT细胞与银屑病患者皮肤组织的共表达差异基因;基于miRTarbase和Targetscan数据库预测获得miR-155的靶基因。利用q RT-PCR、蛋白免疫印迹(Western blot)分别检测转染miR-155 mimics/miR-155 mimics NC、inhibitor/inhibitor NC后IRF2BP2的基因和蛋白表达水平,并通过免疫荧光检测IRF2BP2的细胞定位和表达水平。通过双荧光素酶基因报告实验验证miR-155和IRF2BP2的结合。设计IRF2BP2的siRNA,q RT-PCR检测敲低IRF2BP2对IRF2BP2-KLF2-NF-κB通路基因表达水平的影响。q RT-PCR和Western blot检测LPS刺激下IRF2BP2-KLF2-NF-κB通路基因表达水平;q RT-PCR和Western blot检测LPS刺激下转染miR-155对IRF2BP2-KLF2-NF-κB通路基因和蛋白表达水平影响。
结果:筛选出660个共表达差异基因,其中397个上调基因和263个下调基因;筛选出9个共表达差异miRNA,其中5个上调miRNA和4个下调miRNA。660个共表达差异基因分析获得了前20条GO功能注释和前20条KEGG富集通路。397个共表达上调基因从生物过程(BP)、细胞成分(CC)、分子功能(MF)分别富集到5条GO注释并获得前10条富集通路,共表达上调基因主要与炎症反应、炎症信号转导通路相关。263个共表达下调基因从生物过程(BP)、细胞成分(CC)、分子功能(MF)分别富集到5条GO注释并获得前10条富集通路,共表达下调基因主要与紧密连接、表皮屏障功能障碍、转录因子调节通路相关。免疫浸润结果显示在银屑病患者皮肤中,CD8+T细胞、辅助T细胞和活化树突状细胞的浸润水平较高,而静息肥大细胞和Tregs的浸润程度较低。构建的miRNA-m RNA核心网络显示,miR-155为得分最高的关键元素。转染miR-155:CCK8结果显示,miR-155可明显抑制HaCaT细胞增殖;流式细胞术结果显示,miR-155可促使S期细胞数量显著增多、G2期细胞数量显著减少;q RTPCR和ELISA结果分别显示,miR-155提升IL-1β和IL-6的基因表达水平和蛋白分泌水平。在LPS诱导的炎症细胞模型中:q RT-PCR结果显示,在LPS刺激下miR-155、IL-1β和IL-6的基因表达水平明显升高;q RT-PCR和ELISA结果分别显示,LPS刺激下过表达miR-155,明显提升IL-1β和IL-6的基因和蛋白表达水平;LPS刺激下抑制miR-155,明显降低IL-1β和IL-6的基因和蛋白表达水平。基于miRTarbase和T