LMNA在急性髓系白血病相关红系发育异常中的作用

作     者：熊子洋 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王婷

授予年度：2021年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：LMNA AML 生物信息学分析 细胞分化 红细胞发育 

摘      要：研究目的:急性髓系白血病(AML)是一种造血系统发育异常的恶性肿瘤疾病,又称血癌。在AML患者中,表观遗传态势的变化是重要影响因素之一。新的研究发现,LMNA基因所表达的A型核纤层蛋白作为细胞核骨架的重要组成蛋白,不仅维持着细胞核的基本形态,还在表观遗传调控中起着重要的作用,然而在AML中表观遗传态势的变化是否与LMNA功能的异常相关还未被报道。因此亟需明确LMNA在AML中的表达情况和分子机制,从而探索LMNA作为AML潜在治疗靶点的可能性以及临床应用价值,为阐明AML的发病机制与治疗AML提供理论基础。研究方法:首先基于GEO等公共数据库分析AML与健康人RNA-seq数据中LMNA基因的表达,利用UNLCAN等数据库分析AML中LMNA不同表达水平与临床特征之间的关系;利用Linked Omics网站进一步分析AML中LMNA的相关基因和这些基因富集到的调控通路,最后基于Cytoscape软件和STRING网站构建AML中LMNA与相关基因的互作网络。以生信分析数据为基础,进一步在离体细胞水平验证LMNA基因的功能。利用慢病毒转染sh RNA的方式在人脐带血分离的CD34造血干细胞中敲低LMNA,并在体外诱导向红系分化;细胞计数法分析细胞的增殖水平;流式细胞术检测细胞的早期分化,终末分化,凋亡水平以及脱核能力;吉姆萨染色法和电镜对细胞整体与细胞核进行形态学观察;免疫荧光染色检测细胞组蛋白标志物的变化。研究结果:(1)表达量分析结果显示:LMNA在健康人与AML患者中的表达水平存在显著性差异,AML患者的表达水平更高(P0.05)。(2)LMNA相关生存分析结果显示:LMNA高表达患者组与LMNA低表达患者组在总体生存期中存在显著性差异,高表达LMNA的AML患者总体生存率更低(P0.05)。(3)分析LMNA与其他基因的相关性,GO富集分析结果显示:与LMNA负相关的基因集主要位于染色体区域,主要参与核糖体的合成、m RNA的转录和DNA修复,并且作为组蛋白结合蛋白和m RNA结合蛋白发挥其功能。KEGG富集分析显示:这些负相关基因主要富集在Fanconi贫血通路上。蛋白网络构建得到:与LMNA直接作用的蛋白主要在表观遗传调控上发挥功能。(4)成功建立LMNA敲低的脐血来源CD34细胞模型,并在体外诱导向红系分化。实验结果表明:LMNA敲低之后细胞增殖被抑制,并且细胞的凋亡比例增加;抑制了细胞的脱核;细胞核形态发生改变并且染色质结构松散;启动子区域组蛋白标志物H3K4me3定位发生改变。研究结论:(1)LMNA与表观遗传调控与fanconi贫血通路具有显著相关性,提示LMNA与AML中的红系发育异常高度相关,并且可以通过表观遗传修饰起作用。(2)LMNA敲低后红系体外培养发育异常可能是H3K4me3定位改变,从而导致表观遗传态势改变引起的。