光感受器661细胞系早期低氧损伤转录组测序的生物信息学分析

摘要：

目的:观察661W细胞低氧条件下基因表达水平和信号通路的早期改变，寻找潜在功能性靶基因。方法:将培养的小鼠661W细胞分为低氧处理组、常氧对照组。低氧处理组细胞置于37 ℃、体积分数分别为1%、5% CO
2的三气培养箱中培养；常氧对照组细胞置于37 ℃、体积分数为5% CO
2培养箱中培养。培养4 h后，采用高通量测序技术对两组661W细胞进行转录组测序，筛选显著差异表达基因（DEG ）。对筛选得到的DEG进行聚类热图分析、基因注释（GO）功能富集分析、京都基因与基因组百科全书（KEGG）的信号通路富集分析和蛋白互作网络（PPI）分析。采用逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）对DEG mRNA表达进行验证。
结果:共筛选出506个DEG，其中上调基因459个，下调基因47个。GO功能富集分析结果显示，DEG主要富集的生物过程是细胞对低氧反应、糖酵解、细胞增生负调控及凋亡等。KEGG信号通路富集分析结果显示，糖酵解与糖异生、果糖代谢、磷酸戊糖途径以及淀粉和蔗糖代谢等糖代谢途径被显著富集。缺氧诱导因子（HIF）-1α信号通路、糖酵解、FoxO信号通路、胰岛素信号通路和腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信号通路参与了上述过程。PPI分析结果显示，低氧相关的关键基因是
Aldoa、
Aldoc、
Gpi1、
Hk2、
Hk1、
Pfkl、
Pfkp、
Vhl、
Fbxo10、
Fbxo27。RT-PCR检测结果显示，低氧处理组细胞中15个DEG mRNA表达水平均较常氧对照组升高，差异有统计学意义（
P<0.05）。N-myc下游调控基因-1（
Ndrg1）、
Mt1及血管内皮生长因子A（
VEGFA） mRNA表达水平有低氧时间依赖性。
结论:低氧下DEG主要为糖代谢相关基因、细胞对缺氧反应相关基因以及调控增生和凋亡相关基因。HIF-1α信号通路、糖酵解、FoxO信号通路和AMPK信号通路参与了低氧下661W细胞的早期改变。
Aldoa、
Aldoc、
Gpi1、
Hk2、
Hk1、
Pfkl、
Pfkp、
Vhl、
Fbxo10、
Fbxo27可能在661W细胞应对低氧反应中起到关键作用。
Ndrg1、
Mt1及
VEGFA可作为研究缺血、缺氧相关眼底疾病的潜在功能性靶基因。

关键词：光感受器细胞、缺氧、转录组、计算生物学

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资助基金：河南省医学科技攻关省部共建项目SBGJ2018080;河南省重点研发与推广专项192102310075;Provincial and Ministry Co-construction Project of Medical Science and Technology in Henan ProvinceSBGJ2018080;Henan Province Key Research & Development and Promotion Project192102310075

在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：214-223