利用生物信息学对缺血性脑卒中相关microRNA和mRNA的分析筛选与qRT-PCR验证

摘要

目的 利用生物信息学分析筛选与缺血性脑卒中(IS)相关的microRNA(miRNA)和mRNA,通过实验鉴定关键基因、利用Cytoscape构建miRNA-mRNA相互作用网络，探讨其在IS中的作用及其主要调控的相关信号通路。方法 从基因表达数据库(GEO)中下载微阵列数据集GSE58294 (mRNA谱)、GSE16561 (mRNA谱)和GSE43618 (miRNA谱),对GEO2R鉴定差异基因和mRNA、DAVID数据库筛选得到的差异表达基因(DEGs)进行功能及通路富集分析，通过STRING构建差异基因的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络、MCODE插件从PPI中提取相互作用最密切的网络和关键基因，通过TargetScan预测差异表达miRNA (DEMs)的靶基因；利用氧糖剥夺/再灌注(OGD/R)细胞模型、实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证筛选得到的关键基因，利用蛋白免疫印迹(WB)检测铁死亡标志蛋白SLC2A3及GPX4的蛋白表达水平。结果 共筛选到198个DEGs,基因本体(GO)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)结果显示，198个基因主要参与Toll样受体信号通路、肌动蛋白细胞骨架调控及细胞凋亡；从PPI网络中鉴定出12个关键基因(CEACAM1、CKAP4、ITGAM、STOM、SLC2A3、ADAM8、DEGS3、MOSPD2、FPR2、MCEMP1、CLEC4D及ADGRG3)和26个DEMs;根据miRNA和mRNA的靶向关系构建miRNA-mRNA作用网络对12个关键基因进行了验证，除MCEMP1外，其余11个关键基因都随再灌注时间延长而上调；利用生物信息学分析人外周血样本发现，SLC2A3与GPX4呈负相关；WB结果显示，当SLC2A3表达上调时、GPX4表达下调(P<0.05)。结论 IS发生后DGEs和DEMs表达上调，本研究共筛选到198个DEGs,确定了12个关键DEGs和26个DEMs,构建了12个miRNA-mRNA调控网络，这些基因可能是IS的发病的潜在调控机制，在炎症过程的发生中起着重要作用。

关键词

微小RNA / 蛋白质-蛋白质相互作用网络 / 生物信息学分析 / 氧糖剥夺/再灌注 / 缺血性中风