小鼠胸腺lncRNA-miRNA-mRNA的年龄和性别相关性差异表达及miR-183-5p对胸腺上皮细胞增殖的影响

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胸腺是产生T细胞的重要免疫器官,在机体免疫系统中具有极其重要的作用。随着年龄的增长,胸腺逐渐萎缩退化,尤其在机体性成熟后退化更为明显。除了年龄和性别因素外,机体性成熟后产生的性甾体激素的增加,也是胸腺退化的一个重要因素。小鼠胸腺退化的研究对于开发促进胸腺再生的措施具有重要的意义。但是,关于分子水平研究年龄因素、性别因素以及性甾体激素因素对胸腺退化调控的作用机理的报道较少。随着高通量测序技术和生物信息学处理技术的飞速发展,使得对一个物种的转录组进行细致全貌的分析成为可能。本项目通过研究1月龄和3月龄雌、雄小鼠miRNA、lncRNA和mRNA之间相互调控网络,从分子水平深入揭示年龄、性别和性甾体激素差异对胸腺退化的影响,寻找抑制胸腺退化或促进胸腺再生的新方法。本研究以1月龄雄性小鼠(1M)、1月龄雌性小鼠(1F)、3月龄雄性小鼠(3M)、3月龄雄性去势小鼠(3Mx)、3月龄雌性小鼠(3F)和3月龄雌性去势小鼠(3Fx)的胸腺为研究对象,采用高通量测序、生物信息学分析、RT-q PCR等方法对小鼠胸腺中的差异表达miRNAs、lncRNAs和mRNAs进行分析和验证,研究了小鼠胸腺退化过程中miRNAs、lncRNAs和mRNAs之间的调控关系,并探讨了miRNAs、lncRNAs和mRNAs对小鼠胸腺退化的年龄、性别和性甾体激素差异的影响。随后,采用CCK-8法、流式细胞术、分子克隆、双荧光素酶报告基因、RT-q PCR和Western blot等方法,对筛选出的年龄和性别相关性miR-183-5p在小鼠胸腺上皮细胞系(MTEC1)中进行生物学功能研究,并探讨miR-183-5p在小鼠胸腺退化过程中的调控机制。主要研究结果如下:(1)对不同年龄和性别小鼠胸腺进行lncRNA测序,共获得132.2G的测序数据。结果显示,在胸腺中鉴定到了18116个lncRNAs,包括8546个未知novel lncRNAs;在3F vs 1F中,鉴定到1794个差异表达的lncRNAs;在3M vs 1M中,鉴定到235个差异表达的lncRNAs;在3M vs 3F中,鉴定到136个差异表达的lncRNAs;在1M vs1F中,鉴定到1472个差异表达的lncRNAs;在3M vs 3Mx中,鉴定到165个差异表达的lncRNAs;在3F vs 3Fx中,鉴定到333个差异表达的lncRNAs;差异表达lncRNAs的靶基因显著性富集的信号通路与细胞增殖、生长、发育、新陈代谢相关。(2)对不同年龄和性别小鼠胸腺进行mRNA测序,结果显示,在3F vs 1F中,鉴定到2127个差异表达的mRNAs;在3M vs 1M中,鉴定到206个差异表达的mRNAs;在3M vs 3F中,鉴定到124个差异表达的mRNAs;在1M vs 1F中,鉴定到1349个差异表达的mRNAs;在3M vs 3Mx中,鉴定到208个差异表达的mRNAs;在3F vs 3Fx中,鉴定到144个差异表达的mRNAs;差异表达mRNAs的靶基因显著性富集的信号通路与细胞增殖、转录调控、免疫反应、新陈代谢等相关。(3)对不同年龄和性别小鼠胸腺进行miRNA测序,结果显示,在3M vs 1M中鉴定出265个差异表达miRNAs;在3F vs 1F中鉴定出256个差异表达miRNAs;在1M vs 1F中鉴定出262个差异表达miRNAs;在3M vs 3F中鉴定出253个差异表达miRNAs;在3M vs 3Mx中鉴定出273个差异表达miRNAs;3F vs 3Fx中鉴定出239个差异表达miRNAs。其中14个差异表达的miRNAs与年龄、性别和性激素都相关。靶基因预测及信号通路分析结果表明,差异miRNAs可通过Ras信号通路、PI3K-Akt信号通路、Wnt信号通路等信号通路参与调控胸腺退化。(4)细胞增殖的检测结果表明,过表达miR-183-5p能显著降低MTEC1细胞的活力,抑制miR-183-5p表达后能显著提高MTEC1细胞的活力;流式细胞术检测结果显示miR-183-5p能引起G1期阻滞,抑制细胞增殖;RT-q PCR和Western blot结果表明,Lrp6和Smad4可能是miR-183-5p调控MTEC1细胞增殖的关键靶基因。(5)双荧光素酶报告基因试验结果表明,miR-183-5p对Lrp6的3’UTR第203~210位序列具有互补结合作用;对Smad4的3’UTR第627~632位序列也具有互补结合作用,表明miR-183-5p通过调节靶基因Lrp6和Smad4的表达影响MTEC1细胞增殖。结论:(1)确定了不同年龄和性别小鼠胸腺中存在差异表达的lncRNAs、miRNAs和mRNAs,为今后在分子水平研究胸腺退化提供了数据库。(2)miR-183-5p可以通过靶向调节Lrp6和Smad4抑制胸腺上皮细胞增殖。(3)Lrp6调节的Wnt信号通路是miR-183-5p调节胸腺上皮细胞增殖的重要通路。
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