基于WGCNA分析维甲酸受体在hBMSCs成脂分化中的调控网络

摘要

目的:通过权重基因共表达网络分析(WGCNA)研究维甲酸受体在hBMSCs成脂分化中的调控网络,为探讨维甲酸参与骨质疏松症发生发展的分子机制提供依据。方法:采用R包的EBSeq对hBMSCs及成脂诱导0、7、14、21、28 d共5个时间点样本的转录组测序数据进行差异基因分析,再采用R包的WGCNA挖掘成脂分化过程中维甲酸受体相关基因所处的基因模块并构建共表达网络,采用Cytoscape对网络进行可视化展示。通过油红O染色检测全反式维甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)对hBMSCs成脂分化表型的影响,定量PCR检测目标基因的表达。采用携带RARB shRNA慢病毒转染细胞,检测RARB下调后Focal adhesion通路和成脂标志基因表达的变化。结果:RARs相关基因RARB、RARG、CRABP2和RARRES1所属基因模块与hBMSCs样本最相关,在成脂分化过程中显著下调,与Focal adhesion、PI3K-Akt、ECM-receptor interaction、Regulation of action cytoskeleton、TNF、Rap1、Jak-STAT、Osteoclast differentiation和MAPK等通路密切相关。RXRs相关基因RXRA位于与AD7d样本最相关的基因模块,与HIF-1、PI3K-Akt、Estrogen和Jak-STAT等经典通路以及Fatty acid degradation,Steroid biosynthesis,Tyrosine metabolism和beta-Alanine metabolism等代谢通路密切相关。ATRA可上调ITGA4、PXN、CCND1和RAC2等Focal adhesion通路基因的表达同时抑制成脂标志基因PPARG和FABP4的表达,抑制成脂分化。用携带shRNA慢病毒下调RARB表达后,Focal adhesion通路基因表达下调同时成脂标志基因表达上调。结论:两类维甲酸受体RARs和RXRs在hBMSCs成脂分化中起不同的调控作用,其中RARs是成脂分化启动的负调控信号,抑制hBMSCs成脂分化的启动,而RXRs则可能通过代谢调节促进细胞成脂分化的发展。维甲酸对成脂分化的抑制可能与通过RARβ受体上调Focal adhesion通路相关基因的表达有关。

关键词

维甲酸受体 / 权重基因共表达网络分析 / 人骨髓间充质干细胞 / 成脂分化 / 黏着斑通路