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腺苷酸环化酶3基因敲除小鼠主要嗅觉表皮基因表达谱分析

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引言

第1章 文献综述

1.1 小鼠的嗅觉器官及嗅觉识别所依赖的信号通路

1.2 AC基因研究进展

1.3 基因芯片技术

1.4 本文研究的主要内容、目的及意义

第2章 基因芯片实验筛选差异表达基因

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 实验结果

2.4 讨 论

第3章 差异表达基因的生物信息学分析

3.1 实验材料与仪器

3.2 实验方法

3.3 实验结果

3.4 讨 论

第4章 差异表达基因荧光定量PCR验证

4.1 实验材料与试剂

4.2 实验方法

4.3 实验结果

4.4 讨 论

结论

参考文献

致谢

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摘要

腺苷酸环化酶3(Adenylate cyclase3,AC3)在小鼠嗅觉信号传导通路中具有重要作用,AC3缺失会导致嗅觉探测功能失常,而AC3缺失是否也会对MOE(Main olfactory epithelium,MOE)内与之相关的基因或信号传导通路产生影响,尚待确定。
  本文利用基因芯片方法,以AC3敲除(AC3-/-)及其野生型(AC3+/+)小鼠MOE为材料,对AC3缺失后MOE内的差异表达基因进行筛选,对筛选出的差异表达基因进行相关生物信息学分析,并利用荧光定量PCR(qRT-PCR)进行验证。结果发现,AC3缺失后MOE内基因表达发生了显著变化,41266个参与检测的基因探针中,两种基因型之间表达差异倍数大于2.0以上的有3379个,占参与检测总数的8%,其中1391个上调表达,1988个下调表达,包括407个嗅觉受体基因、99个特异表达在未成熟嗅觉神经细胞和305个特异表达在成熟嗅觉神经细胞中的基因,以及155个表观遗传相关因子。Gene Ontology(GO)分析表明,这些差异表达基因功能主要集中在分子结合、细胞周期、细胞生长和发育等方面。pathway分析显示,AC3缺失后嗅觉信号传导通路、凋亡相关信号传导通路、细胞生长相关信号传导通路以及部分离子门控信号传导通路相关基因均受到了显著影响。对在表观遗传、嗅觉受体、离子运输、神经细胞发育与分化、脂肪代谢和膜蛋白转运等功能方面具有重要作用的差异表达基因进行qRT-PCR验证表明,P75NTR、Hinfp、Gadd45b和Tet3等基因显著上调表达(p<0.01),Olfr370、Olfr1414、Olfr1208、Golf、Faim2、Tsg101、Mapk10、Actl6b、H2BE、ATF5、Kirrrel2、OMP和Drd2等基因则显著下调表达(P<0.01),与基因芯片结果相吻合。通过以上实验,我们发现AC3缺失后,MOE内包括嗅觉受体基因、未成熟嗅觉神经细胞和成熟嗅觉神经细胞特异表达的基因,以及表观遗传因子等众多基因的表达发生了显著改变。AC3可能通过对这些在表观遗传、离子运输、神经发育与分化、脂肪代谢和膜蛋白转运等功能方面具有重要作用的基因群体进行综合调控,调节小鼠MOE内的嗅觉信号传导及其气味探测功能。

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