活化转录因子4参与甲基化修饰与巨噬细胞炎症反应的关联研究

摘要

目的探究活化转录因子4(activating transcription factor 4,ATF4)参与甲基化修饰与脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导巨噬细胞炎症反应的潜在关联。方法对比分析应用LPS(LPS组)和PBS(对照组)处理小鼠单核巨噬细胞白血病细胞系(即RAW264.7细胞系)8 h后染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)和RNA高通量测序(RNA-seq)转录组分析表达谱的变化。采用京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)、基因本体(Gene Ontology,GO)分析,寻找与甲基化修饰相关通路,以及ATF4调控的甲基化修饰核心基因。应用MethPrimer平台在线预测ATF4参与巨噬细胞炎症反应甲基化修饰的关键靶基因的胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤(CpG)岛的分布情况。应用蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络分析,获取ATF4与这些关键蛋白质之间的调控关系。结果LPS组ATF4蛋白质和mRNA的相对表达量均分别显著高于对照组(t=7.507、4.771,P值均<0.001)。对LPS组开展ATF4的ChIP-seq和RNA-seq分析实验,并经KEGG和GO通路富集分析发现,ATF4参与巨噬细胞炎症反应的甲基化修饰相关基因为40个,其功能分别聚焦于组蛋白甲基化、组蛋白去甲基化、蛋白质甲基化、mRNA甲基化通路。进一步结合文献检索结果,根据上述40个基因是否存在CRE位点调控,筛选并获得ATF4调控甲基化修饰相关的7个潜在靶基因,即Brca 1、Btg 1、Carm 1、Ezh 2、Kdm 3 a、Kdm 4 b和Prmt 6。应用MethPrimer平台在线预测7个基因翻译起始位点的CpG岛,发现Prmt 6、Ezh 2、Carm 1分别有1个CpG岛,Kdm 3 a、Brca 1、Kdm 4 b分别有2个CpG岛,Btg 1有3个CpG岛;提示ATF4潜在靶基因受甲基化修饰影响。PPI网络分析结果显示,Brca 1、Btg 1、Carm 1、Ezh 2、Kdm 3 a、Kdm 4 b、Prmt 6之间分别存在交互作用。进一步通过Sangerbox 3.0在线分析网站的GO分析发现,Brca 1、Btg 1、Carm 1、Ezh 2、Kdm 3 a、Kdm 4 b、Prmt 6的功能主要聚焦于组蛋白甲基化、组蛋白修饰、染色质的共价修饰等。结论ATF4可能是巨噬细胞炎症反应过程中参与甲基化修饰的新型调节因子。