急性低氧调控肝细胞线粒体碳代谢通路关键基因的筛选与机制研究

摘要

目的：本研究旨在结合生物信息学探究急性低氧暴露下肝细胞线粒体碳代谢通路中的关键基因及其调控机制。方法：将人肝细胞系HL7702分别培养在常氧（95%的空气和5%CO₂）和低氧（1%O₂、94%N₂和5%CO₂）培养箱中，分别培养24 h后提取RNA制作表达谱基因芯片，通过微阵列实验得到的差异基因与线粒体数据库进行整合分析，分别对差异基因和差异基因与线粒体功能相关的交集基因进行GO与KEGG富集分析挖掘关键通路，并对差异基因与线粒体功能相关的交集基因构建蛋白质相互作用网络进一步筛选关键基因。用小鼠肝细胞系AML12进行低氧造模并验证筛选出的关键基因以及参与线粒体关键通路中的基因。结果：与常氧组相比，低氧组共鉴定出47 958个非显著差异基因和1 437个差异基因，其中864个基因表达上调，573个表达基因下调；对差异基因进行KEGG富集分析结果显著富集在代谢通路、氨基酸合成、碳代谢、辅酶生物合成等通路中；对差异基因与线粒体功能相关的交集基因进行KEGG富集分析发现，主要富集在碳代谢等通路中；PPI中鉴定出两个关键基因FH和HSPD1，并发现急性低氧下FH和HSPD1的mRNA和蛋白表达量显著上调；KEGG富集中共同富集到碳代谢通路中，发现急性低氧胁迫影响线粒体碳代谢通路中GCSH、 AGXT、 FH、 GPT2、 IDH2、 HIBCH基因的表达。结论：急性低氧胁迫通过上调FH和HSPD1调节肝脏组织线粒体的功能，并通过影响GCSH、 AGXT、 FH、 GPT2、 IDH2、 HIBCH基因的表达影响肝脏组织中线粒体碳代谢通路应对急性低氧暴露，为进一步理解急性低氧下肝细胞的相关疾病提供了新的视角。

关键词

急性低氧 / 线粒体 / 碳代谢 / 生物信息学