关键词：
神经管畸形
无脑畸形
microRNA
基因芯片
生物信息学
摘要：
神经管畸形(neural tube defects,NTDs)是由于在胚胎发育过程中,神经管闭合不全所引起的一类先天畸形。NTDs属多因素疾病,该病的发生主要是遗传因素和环境因素及两者相互作用的结果。这种畸形起因于神经管闭合的失败,所以影响神经管发育的因素都可能促使其形成。MicroRNAs (miRNAs)是一类长约22个核苷酸的内源性单链非编码RNA,通过与靶mRNA完全或不完全互补配对,导致靶mRNA降解或抑制其翻译,从而在基因的表达调控中发挥着重要作用。目前研究表明miRNAs在神经干细胞分化和哺乳动物脑发育过程中起重要作用,提示miRNAs可能参与神经管畸形的发生。但以往研究检测的miRNA数量有限,并且国内外尚无miRNA在胚胎脑组织中功能研究的报告。因此有必要深入开展miRNA在NTDs胚胎脑组织中的表达和功能研究,为深入了解NTDs的发病机理提供新的线索。本课题通过对于miRNAs在NTDs与正常胚胎脑组织的差异表达分析和特定miRNAs作用机制的阐释,有助于我们进一步提高对于NTDs发生发展的分子机制的认识。
目的：
建立神经管畸形与正常胚胎脑组织miRNAs的差异表达谱,利用生物信息学手段,预测差异表达显著的miRNAs的靶基因,并进一步分析靶基因的生物学功能及在神经管畸形发生中的作用。为进一步探讨miRNAs在神经管畸形发生机制中的作用提供依据。
方法：
利用1niRCURYTM LNA miRNA表达谱芯片分析无脑畸形残余脑组织和正常胎儿脑组织miRNAs差异表达。利用NCodeTM qRT-PCR kit试剂盒,以U6 snRNA作为内标,对差异表达显著的miRNAs进行验证。利用mirGEN v3数据库预测差异表达显著的9个miRNAs的靶基因,利用Human Protein Reference Database (HPRD)分析靶蛋白的相互作用,建立相互作用网。利用GeneCodis 2.0分析相互作用网所含蛋白质的生物学功能,并以此推断miRNAs在NTDs发生发展中的作用。
结果：
1. miRNA芯片检测发现：实验组与对照相比,有213个miRNAs表达差异显著(两组差异>2倍)。niRNAs表达上调2倍以上116个(其中包含1niRPLUS 9个),miRNAs表达下调2倍以上97个(其中包含miRPLUS 2个)
2.依据表达差异显著性和在脑组织中表达的特异性,选择9个miRNAs进行real-time RT-PCR验证。miR-9、miR-212、miR-451、miR-198、miR-126、miR-124和miR-138检测结果与miRNA芯片一致,miR-103/miR-107与miRNA芯片结果相反。表达上调：miR-451、miR-198和miR-126,表达下调：miR-9、miR-212、miR-103、miR-107、miR-124和miR-138。这9个miRNAs在NTDs和正常对照中的表达差异均具有统计学意义(p<0.05)
3.经过mirGEN v3数据库分析,881个基因被预测为这9个1niRNAs的靶基因。其中79个基因包含在蛋白质相互作用网中。
4.经GeneCodis 2.0分析,这些蛋白参与基因转录、信号转导、细胞周期、细胞生长、死亡和细胞间信号转导这些重要的生物学过程；发挥蛋白结合、转录因子活化、受体结合及活化、核酸结合、DNA结合和转移酶活化等生物学功能；并且它们涉及肌动蛋白、Jak-STAT和MAPK等与神经发育相关的信号通路。
结论：
miRNAs在无脑畸形和正常对照胎儿脑组织中表达谱存在差异,可能参与了无脑畸形发生的分子机制。同时,本研究绘制了靶基因的蛋白质相互作用网,并分析了这些靶蛋白的生物学功能,为深入研究这些miRNAs的调控机制及在NTDs发生发展中的作用提供了基础。
欢迎来到三峡大学图书馆！
