PM_(2.5)处理后的小鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞基因表达谱变化及其功能与信号通路分析

摘要

目的应用转录组测序技术分析PM_(2.5)处理后小鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞的基因表达谱变化及其功能与信号通路。方法小鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞MLE-12分为对照组(无处理)和PM_(2.5)组(100μg/mL PM_(2.5)处理),分别处理24 h后提取两组细胞RNA进行转录组测序。所得序列经质控后,利用差异分析软件edgeR筛选出差异表达基因,使用clusterProfile软件进行差异表达基因的GO功能富集和KEGG通路富集分析。选择KEGG富集分析中化学致癌通路的10个较感兴趣的差异表达基因,采用q-PCR法检测其mRNA表达,分别计算各差异表达基因通过q-PCR法、转录组测序得到的PM_(2.5)组/对照组比值,对比q-PCR法测出的基因表达变化是否与转录组测序测出的基因表达变化一致,以验证测序的准确性。结果共筛选到1151个差异表达基因,其中下调基因688个,上调基因483个。GO功能与KEGG信号通路富集分析结果显示,差异基因主要富集在胆固醇代谢、调节趋化作用、细胞黏附、谷胱甘肽转移酶活性等功能及化学致癌性、细胞外基质—受体交互、类固醇生物合成、谷胱甘肽代谢等通路上。选择Gstt1、Gsta1、Gstm1、Gstm7、Gsta3、Gstp2、Ptgs2、Gsta4、Aldh3b1、Aldh3b2进行差异表达基因验证,其中Gsta1、Gsta3、Gsta4、Gstm1、Gstm7、Gstt1、Gstp2属于谷胱甘肽S-转移酶(GST)家族;q-PCR法检测结果与转录组测序结果均显示,Gsta1、Gsta3、Ptgs2、Gsta4、Aldh3b1、Aldh3b2表达上调,Gstt1、Gstm1、Gstm7、Gstp2表达下调,q-PCR法测得各基因表达变化均与转录组测序的趋势一致(P均<0.05)。结论PM_(2.5)可导致MLE-12细胞基因表达谱发生变化,差异基因主要富集在胆固醇代谢、谷胱甘肽转移酶活性等功能及化学致癌性、谷胱甘肽代谢等信号通路,PM_(2.5)导致细胞毒性的机制可能为通过减弱GST的解毒功能而影响化学致癌通路。