基于差异基因cDNA文库基础上耐药性癫痫患者脑内特异性标示蛋白筛选和机制探讨

摘要

第一部分：耐药性癫痫患者脑中差异表达基因的筛选目的：利用基因芯片和生物信息学理论筛选耐药性癫痫患者术后脑组织中差异表达基因，通过对其功能和相互关系的分析，探讨建立耐药性癫痫患者脑内差异表达基因的cDNA文库，同步了解耐药性癫痫患者脑内是否存在耐药性癫痫新的致病基因，进一步完善对耐药性癫痫基因机制的认识。 方法：收集耐药性癫痫患者和对照组脑组织，常规病理学检查(HE染色、硝酸银染色、尼氏染色)后，抽提两组脑组织RNA，纯化mRNA，分别逆转录合成荧光分子掺入cDNA-链做探针；将含4096条人类基因PCR产物按微矩阵点样于化学涂层的栽玻片上，制成基因芯片，芯片杂交和洗片后，用ScanArray4000荧光扫描仪扫描芯片荧光信号图象，计算机分析耐药性癫痫患者和对照组脑组织差异表达的基因；生物信息学筛选出与耐药性癫痫发病相关的差异候选基因，采用RT-PCR对酪蛋白激酶2(CSNK2A1)，层粘连蛋白β1(LAMB1)，肌红蛋白1E(MYO1E)，微管蛋白δ1(TUBD1)，微管蛋白γ1(TUBG1)，钙粘蛋白18,type 2(Cadherin 18 type2)，微管相关蛋白1A(MAP1A)，微管相关蛋白1B(MAP1B)，微管相关蛋白2(MAP2)，周期性依赖蛋白激酶5(CDK5)，分裂素激活蛋白激酶14(MAPK14)，糖原合成激酶-3β(GSK-3β)基因进行验证；实时荧光PCR(FQ-PCR)对MAP1A，MAP1B,MAP2，WDR3，CDK5，MAPK14，GSK-3β，HSPBAP1，REDD1，EML5，MARK1，TRAP220，小脑变性相关蛋白(CDR2)mRNA水平进行检测。结果：1、耐药性癫痫患者术后脑组织常规病理学检查提示神经元坏死、凋亡、胶质细胞增生，神经纤维增多，走行紊乱是耐药性癫痫最常见的病理改变；2、耐药性癫痫患者脑内有142条基因与对照组比效表达有显著差异(104条(73.2％)表达上调，38条(26.8％)表达下调)，按生物学功能分类，发现这些差异表达的基因主要集中在信号传导(20条)、离子通道(3条)、细胞骨架基因(9条)、凋亡(7条)、细胞受体(3条)、代谢(6条)、癌基因(4条)及发育(9条)等，提示耐药性癫痫的发生可能与细胞骨架、凋亡、离子通道、代谢、免疫等。3RT-PCR验证的12条基因结果与基因芯片一致；除MARK1外，FQ-PCR检测结果与基因芯片相符，从另一个侧面支持基因芯片检测结果。 结论： 1、耐药性癫痫发病机制可能与多个不同功能的基因组相互作用有关，而非单一基因作用；2、差异表达基因主要集中在离子通道、凋亡、细胞骨架、信号传导及其肿瘤相关基因等；3、耐药性癫痫患者脑组织中存在人类尚不清楚的耐药性癫痫新致病基因；4、基因芯片技术具有高通量、高灵敏度的优点，能发现新致病基因，但存在假阳性，需结合传统分子生物学技术验证。 第二部分：基于差异cDNA文库基础上耐药性癫痫患者脑内特异性蛋白筛选和机制研究目的：蛋白是基因功能的执行单位，本文研究的目的就是希望在差异表达基因cDNA文库基础上通过研究其相关蛋白，筛选出耐药性癫痫患者脑内特异性，标示性的蛋白质，进而探讨耐药性癫痫患者新的发病机制，提出耐药性癫痫防治的新观点，为抗癫痫新药的开发提供新的作用靶点。 方法：收集耐药性癫痫患者和对照组颞叶标本，采用免疫组化、免疫荧光、western blot分别对细胞外信号传导激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK1)，ERK2，磷酸化细胞外信号传导激酶1/2(P-ERK1/2)，TAU蛋白、P-TAU蛋白(ser202，ser404)、糖原合成激酶-3Beta(GSK-3β)、磷酸化糖原合成激酶(ser9)(P-GSK-3β(ser9))、微管相关蛋白2(microtubular-associated protein，MAP2)、T细胞死亡相关基因51(T cell death-associated gene 51，TDAG51)、胰岛素样生长因子-1(Insulin-like growth factor-I，IGF-I)、MAPK14和磷酸化MAPK14(thr182/tyr184)、CDR2总共14个蛋白的表达部位和表达量进行测定，进一步探讨其在耐药性癫痫发病机制中的作用。 结果：IGF-1、TDAG51、MAPK14、磷酸化MAPK14(Thr180/Tyr182)、MAP2、TAU蛋白、磷酸化TAU蛋白(ser202，ser404)、CDK5、GSK-3β、P-GSK-3β(ser9)、ERK1、ERK2、P-ERK1/2(Thr202/Tyr204)免疫反应产物均为棕黄色点状或颗粒状沉积，神经元胞体和细胞核均有表达，部分胶质细胞也存在表达。各组脑组织间，可见着色深浅有明显差异，阴性对照组未见免疫反应产物表达。除TAU蛋白无改变和P-GSK-3β(ser9)耐药性癫痫组降低外，癫痫患者脑组织中上述蛋白的表达较正常对照组高CDR2见于实验组脑组织中，对照组中未见明显阳性细胞。ERK1、ERK2不同病理改变即神经元丢失组和胶质细胞增生组之间无明显改变，而P-ERK1/2(Thr202/Tyr204)在胶质细胞增生组明显高于非胶质细胞增生组。免疫荧光与免疫组化结果类似，western blot检测显示各个蛋白在相应的分子量处表达，其表达量的高低与免疫组化相符。结论：1耐药性癫痫患者基因表达有差异，其基因的表达产物亦有类似结果；2差异表达的不是单一蛋白，而是具有相互作用的蛋白如TDAG51相关蛋白(IGF-1，MAPK14,CDR2)和TAU蛋白相关蛋白(GSK-3β，P-GSK-3β，CDK5,ERK1，ERK2,P-ERK1/2,P-MAPK14(thr182/tyr184)，MAPK14)；3研究耐药性癫痫患者脑组织中差异基因和蛋白的表达，提示耐药性癫痫新的异常发病途径，为新药开发提供理论依据。

目录

论文说明：英汉缩略语名词对照

声明

摘要

前言

第一部分:耐药性癫痫患者脑组织中差异表达基因的筛选

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果

2.1病理学检查

2.2总RNA抽提及其质检结果

2.3 DRE脑组织和对照组脑组织基因表达差异比较

2.4 RT-PCR验证部分差异表达基因

2.5荧光定量PCR验证部分差异基因表达

3讨论

3.1与细胞骨架功能相关蛋白

3.2信号传递相关基因

3.3离子通道相关基因

3.4凋亡相关基因

3.5与免疫相关基因

3.6其它基因

第二部分:基于差异cDNA文库基础上耐药性癫痫患者脑内特异性蛋白筛选和机制研究

第一节 DRE患者TAU相关差异基因及其表达产物的研究

1.材料与方法

2结果

3讨论

第二节 DRE患者TDAG51相关蛋白的差异表达

1.材料与方法

2结果

3讨论

全文小结

参考文献

附图

文献综述 耐药性癫痫发病机制研究进展

致谢

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