转化生长因子-β1致肺成纤维细胞转分化过程中差异表达基因的筛选和验证

作     者：金路恒 杨培琰 赵阿会 田志鹏 姚武 翟若南 郝长付 JIN Lu-heng;YANG Pei-yan;ZHAO A-hui;TIAN Zhi-peng;YAO Wu;ZHAI Ruo-nan;HAO Chang-fu

作者机构：郑州大学公共卫生学院尘肺病教研室河南郑州450000 郑州大学第五附属医院福华北街社区服务中心河南郑州450000 

出 版 物：《环境与职业医学》 (Journal of Environmental and Occupational Medicine)

年 卷 期：2020年第37卷第3期

页      面：211-217页

核心收录：

学科分类：1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100402[医学-劳动卫生与环境卫生学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(81472954) 

主　　题：矽肺 肺成纤维细胞 转化生长因子-β1 差异表达基因 转录因子 生物信息学 

摘      要：[背景]肺成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化是矽肺由炎症期进入纤维化期的标志性细胞事件,转化生长因子-β1(TGF-β1)是此环节中最重要的细胞因子。近年来,随着高通量测序和芯片技术的发展,越来越多TGF-β1刺激成纤维细胞转分化的数据被人们所关注。[目的]利用生物信息学相关方法探索TGF-β1刺激的人肺成纤维细胞转分化过程中差异共表达基因,筛选与肺成纤维细胞转分化密切相关的转录因子。[方法]从基因表达综合数据库GEO检索并下载TGF-β1与肺成纤维细胞相关的高通量数据集GSE17518、GSE97829和GSE119007,对数据集进行差异分析,筛选三组数据集共同上调和共同下调的差异表达基因;对筛选出的差异基因进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析;通过HumanTFDB数据库,下载所有人转录因子基因名称和序列,并与上述获得的共表达差异基因进行比对,得到共表达差异转录因子;随后用TGF-β1刺激人胚肺成纤维细胞MRC-5构建转分化模型,对筛选出的差异转录因子进行初步验证。[结果]基于这三个数据集,共得到145个上调差异表达基因,88个下调差异表达基因。GO分析结果显示:上述共表达差异基因主要参与细胞外基质、肌动蛋白细胞骨架、内质网腔等组分的构成;并且与肌动蛋白结合、生长因子活性、细胞外基质结构性成分、胶原结合、TGF-β1受体结合等生物学过程相关;此外还与细胞外基质组织、细胞迁移和凋亡,以及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路活化、MAPK激活、肽基酪氨酸磷酸化的正调节等有关。通过KEGG信号通路富集分析,筛选出的主要相关信号通路包括TGF-β1信号通路、细胞外基质-受体相互作用、黏着斑和磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)信号通路等。将上述得到的差异基因与人转录因子序列进行比对,得到了7个上调的转录因子和11个下调的转录因子,从中挑选的上调转录因子早期生长应答因子2(EGR2)、SNAIL家族转录抑制因子1(SNAIL1)和下调转录因子胸腺选择相关高迁移转录因子(TOX)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)在TGF-β1刺激MRC-5细胞中的qRT-PCR验证结果显示,EGR2和SNAIL1均高表达,而TOX和PPARG均低表达。[结论]筛选出18个与肺成纤维细胞转分化相关的转录因子基因,其中在TGF-β1刺激MRC-5细胞中EGR2和SNAIL1表达升高,TOX和PPARG表达降低。