基于RNA-Seq对cTnI R193H突变限制性心肌病小鼠心肌的转录组分析

摘要

限制性心肌病（RCM）是儿童心肌病的罕见病，是以心肌僵硬度升高致舒张功能严重受损为主要特征的心肌病。儿童RCM多为特发性，病因不明，约30%病例有家族发病倾向，多为常染色体显性遗传。其中，心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I, cTnI）作为重要的心肌结构蛋白，其突变与原发性心肌病关系尤为密切。本课题组拥有黄旭培教授成功构建的来源于人cTnI基因突变的RCM小鼠动物模型（在小鼠系193位点，cTnI R193H），但具体致病机制尚不明确。本研究利用高通量测序的方法，分析RCM小鼠和正常小鼠的差异表达基因，筛选可能参与致病过程的分子及信号通路，为RCM发病机制研究提供新的思路和方向。　　第一部分 cTnI R193H限制性心肌病小鼠心肌组织差异表达基因的筛选与鉴定　　目的：分离并鉴定cTnI R193H突变限制性心肌病小鼠心肌组织中差异表达的基因。　　方法：取3月龄R193H和WT小鼠心脏组织并提取总RNA。将总的 RNA 逆转录为 cDNA 并扩增，扩增之后建立 cDNA 文库，利用RNA-seq 技术找出两组小鼠心肌组织中差异表达的基因。挑选部分基因进行PCR验证，确定差异表达基因结果的可靠性。　　结果：共分析出限制性心肌病模型小鼠和野生小鼠心肌组织差异表达的基因52个, 高表达基因28个，低表达基因24个（P＜0.05），随机挑选8个基因Tifab、Ifi202b、Ctss、Itgb2、Pik3ap1、Arhgap21、Myocd、MT-ND5在两组心脏组织表达有差异。　　结论：多种基因表达在限制性心肌病小鼠心肌细胞中发生改变，这些基因表达量的改变可能在限制性心肌病疾病的发展过程中起到作用。　　第二部分 cTnI R193H限制性心肌病小鼠心肌差异表达基因的生物信息学分析　　目的：分析差异表达基因功能及参与的生物学过程，以期进一步探讨cTnI R193H突变致在限制性心肌病的发病机制。　　方法：使用生物信息学软件对差异表达的基因进行GO富集分析，构建调控功能关系网络，KEGG Pathway富集分析及信号通路相互作用关系分析。　　结果：GO显著性富集显示差异表达基因多数分布在线粒体、细胞骨架、细胞表面，分子水平多数具有 DNA 区域结合，三重密码子-氨基酸活性等，在生物过程分组中主要富集在翻译延伸，固有免疫应答， ATP合成耦合电子传输。涉及到16条相关KEGG通路，主要参与免疫和代谢相关生物学过程。其中上调的基因及产物多参与到固有免疫应答的过程，涉及的基因有：Cxcr3、Fcgr1、Icam1、Clec12a、Ctss、Lbp等。而下调的基因及产物参与的生物学过程主要是翻译延长和ATP合成偶联电子运输，涉及的基因有：D2hgdh、ND5、Myom1、Ubr4、Spta1、Lrpprc、Arhgap21。　　结论：cTnI突变可能伴随免疫相关分子的上调和能量代谢的抑制，提示免疫功能的改变和能量代谢受损可能是cTnIR193H突变限制性心肌病的潜在致病机制。

目录

声明

英汉缩略语名词对照

前言

第一部分 限制性心肌病小鼠差异表达基因的筛选与鉴定

1 实验材料与方法

1.1实验材料

1.2 实验方法

2 结果

2.1 差异表达基因筛选

2.2 差异表达基因验证

3 讨论

4 小结

第二部分 限制型心肌病小鼠差异表达基因的生物信息学分析

1 研究方法

1.1 实验中使用到的生物信息学软件

1.2 实验方法

2 研究结果

2.1 利用生物信息学方法进行的基因功能分析

2.2 对显著性差异基因进行KEGG分析

3 讨论

4 小结

全文总结

参考文献

文献综述:心肌肌钙蛋白I与限制型心肌病

致谢

攻读硕士学位期间的科研情况介绍