RCCS模拟微重力影响小鼠成纤维细胞lncRNA及UVC辐射后创伤修复相关基因蛋白表达的研究

摘要

背景和目的：随着载人航天工程的飞速发展，越来越多的宇航员相继进入太空，并且在太空驻留时间不断延长，舱外活动日趋增多，宇航员发生意外创伤和应激损伤的几率相应增多。据研究报道，长期航天飞行过程中最常见的创伤为皮肤软组织伤。皮肤创伤的愈合过程是一个复杂而有序的生物学过程，涉及多种细胞、细胞因子和细胞外基质等错综复杂的网络作用。长链非编码 RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等方面发挥重要作用。本实验研究RCCS模拟微重力对小鼠成纤维细胞lncRNA表达的影响，并探讨微重力条件下短波紫外线（ultraviolet C radiation，UVC）辐射对成纤维细胞创伤修复相关基因蛋白表达的作用特点，为失重环境中宇航员皮肤软组织创伤及愈合的处置提供理论依据。
　　研究方法：(1)采用 RCCS技术建立模拟微重力培养体系，购置小鼠成纤维细胞L929细胞株，将其随机分为模拟微重力组（microgravity group，MG）和正常重力对照组（normal gravity group，NG）。采用基因芯片（Agilent Mouse lncRNA，4×180K，Design ID:049801）及高通量测序技术，检测小鼠成纤维细胞 lncRNA表达谱变化。将lncRNA表达变化倍数与正常对照组比较在2倍以上并有显著差异（P<0.05）的lncRNA确定为差异性表达lncRNA。(2)针对课题第一部分获取的238个模拟微重力环境中L929细胞差异性表达lncRNA进行Cis-/Trans-靶基因GO分析和Pathway分析、lncRNA&mRNA共表达分析、以及lncRNA功能预测。(3)将L929细胞随机分为模拟微重力组（microgravity group，MG）、正常重力对照组（normal gravity group，NG）、微重力+UVC组（microgravity group+UVC，MG+UVC）、正常重力+UVC组（normal gravity group+UVC，NG+UVC），分别培养4 d，照射组细胞用140μW/cm2剂量UVC照射214 s，总剂量为30 mJ，随即置原培养器中培养，24 h后收集细胞，应用qRT-PCR和BCA蛋白定量法测定Caspase-3、Bcl-2、Col-I、Col-III及TGF-β的基因和蛋白浓度。
　　结果：(1)研究发现，小鼠成纤维细胞 L929在 RCCS模拟微重力环境下，共有238条差异表达的lncRNA，其中134条表达上调，104条表达下调；差异表达的mRNA共有237条，其中53条表达上调，184条表达下调。(2)对模拟微重力环境中L929细胞差异性表达lncRNA进行GO分析，显示与巨噬细胞分化的负性调节、伤口愈合的负性调节、细胞连接形成、角质细胞分化调节等生物学过程相关；Pathway分析显示与TGF-β信号通路、维生素消化与吸收、系统性红斑狼疮等信号通路相关；lncRNA与转录因子关联性分析发现，lncRNA FR382640与转录因子 Smad4富集显著性较高，其共表达的基因数目为1172个，lncRNA ENSMUST00000122952与转录因子MAF和MAFB的富集显著性较高，共表达基因数目达859个；功能预测分析结果表明，lncRNA FR148417对细胞骨架中的微管组件形成、细胞内吞作用、组蛋白乙酰转移酶结合、调节蛋白激酶B信号通路等生物学过程中发挥一定作用，lncRNA FR318458与伤口愈合负性调节、皮脂腺发育、蛋白多糖结合等多种生物学过程相关。(3)在模拟微重力条件下受到UVC照射后，L929细胞的Caspase-3基因表达上调，而Caspase-3蛋白表达明显下调；Bcl-2蛋白与 Bcl-2基因则呈现同步上调现象；Col-I mRNA表达上调，而 Col-I蛋白表达有所下降，但依然明显高于正常重力条件下无论是否受到 UVC照射的Col-I蛋白表达；Col-III蛋白和基因总体上呈现受抑制状态；TGF-β mRNA和蛋白的表达情况与Col-III极为类似。
　　结论：小鼠成纤维细胞的 lncRNA表达活跃，RCCS模拟微重力环境显著影响L929细胞的lncRNA表达谱；Agilent Mouse lncRNA基因芯片技术对L929细胞差异表达基因具有良好的高通量筛选效率；L929细胞对RCCS模拟微重力环境产生明显应激反应，UVC照射对正常重力和模拟微重力条件下L929细胞的凋亡过程和细胞外基质形成产生明显不同的效应。

目录

声明

缩 略 词 表

前言

第一部分 RCCS模拟微重力对小鼠成纤维细胞lncRNA表达影响的研究

1 引 言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

第二部分 微重力环境中小鼠成纤维细胞lncRNA表达谱芯片生物学信息分析

1 引言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

第三部分 RCCS模拟微重力和UVC照射对小鼠成纤维细胞创伤修复相关蛋白基因表达的影响

1 引言

2 材料与方法

3 结果

4 讨论

全 文 结 论

参考文献

个 人 简 历

致谢

综述:长链非编码RNA在皮肤创伤愈合中的作用