本文關(guān)鍵詞：β-catenin調(diào)控小鼠腎臟發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： β-catenin 腎臟 發(fā)育不全 基因表達(dá)譜 調(diào)控機(jī)制

【摘要】：腎臟是哺乳動(dòng)物滲透調(diào)節(jié)的重要器官,是人體最重要的排泄器官。。腎臟同時(shí)還有內(nèi)分泌功能,生成腎素、促紅細(xì)胞生成素、活性維生素D3、前列腺素、激肽等,又為機(jī)體部分內(nèi)分泌激素的降解場(chǎng)所和腎外激素的靶器官。腎臟的這些功能,保證了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,使新陳代謝得以正常進(jìn)行。對(duì)于維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)起到重要的作用。哺乳動(dòng)物腎臟有三個(gè)不同的細(xì)胞系來(lái)源：輸尿管芽的上皮細(xì)胞,腎臟胚芽的間充質(zhì)細(xì)胞,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞。器官發(fā)生是建立在這些細(xì)胞群之間一連串的形態(tài)互動(dòng),在分支細(xì)胞和后腎間充質(zhì)細(xì)胞之間的互惠的表皮一間質(zhì)細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)換,同型的管間葉原基之間的相互作用,刺激血管的形成是由不同的芽基和間質(zhì)一皮質(zhì)細(xì)胞的相互作用指導(dǎo)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移。雖然這些互動(dòng)的生物學(xué)事件是眾所周知的,但分子機(jī)制并沒(méi)有得到很好的規(guī)劃。胚胎腎臟發(fā)育的分子學(xué)基礎(chǔ)哺乳動(dòng)物腎臟發(fā)育起始于輸尿管芽入侵后腎間質(zhì)細(xì)胞�？拷康拈g充質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)和轉(zhuǎn)換成上皮,這是構(gòu)成腎臟的功能性過(guò)濾單位腎元。收集管系統(tǒng)由分支輸尿管起源建立的它的生長(zhǎng)依賴于后腎間質(zhì)細(xì)胞的信號(hào)因子,輸尿管和間質(zhì)細(xì)胞的相互誘導(dǎo)在發(fā)育過(guò)程中多次發(fā)生,這也是產(chǎn)生腎臟的總體構(gòu)架的關(guān)鍵步驟。在小鼠身上的基因研究讓研究人員開(kāi)始闡明控制這些早期發(fā)育事件的分子信號(hào)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明一系列基礎(chǔ)基因產(chǎn)物構(gòu)成了腎臟發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵。盡管涉及的因素,但遠(yuǎn)未達(dá)到能構(gòu)建一個(gè)完全已知的,粗略的,控制胚胎腎發(fā)展開(kāi)始出現(xiàn)分子級(jí)聯(lián)的框架。我們回顧和總結(jié)這些分子起到的發(fā)育關(guān)鍵作用,特別是特定轉(zhuǎn)錄因子、生長(zhǎng)因子和它們的受體。Wnt-β—catenin信號(hào)通路是胚胎發(fā)育中最重要的調(diào)控途徑之一,對(duì)多細(xì)胞生物體軸的形成和分化、組織器官建成、組織干細(xì)胞的更新與分化等至關(guān)重要。Wnt信號(hào)通路的異�；罨瘜�(dǎo)致或參與多種人類疾病的發(fā)生發(fā)展,如腫瘤發(fā)生、神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病(Alzheimer病)等。研究人員在發(fā)育不全的人類腎臟輸尿管核心、基質(zhì)細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞中均檢測(cè)到了高表達(dá)的β-catenin。敲除β-catenin基因的第3號(hào)外顯子可使其過(guò)表達(dá)。過(guò)去很多研究主要通過(guò)基因表達(dá)譜分析β-catenin過(guò)表達(dá)對(duì)腎臟發(fā)育產(chǎn)生的影響,而且鑒定了多個(gè)起關(guān)鍵作用的基因。但相關(guān)通路以及相關(guān)通路間的共表達(dá)模式(co-expression pattern)很少被涉及研究到。本文將重點(diǎn)研究分析相關(guān)通路及相關(guān)性轉(zhuǎn)錄因子,深入開(kāi)展β-catenin調(diào)控小鼠腎臟發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究。首先是微陣列數(shù)據(jù)的收集和整理。微陣列技術(shù)(Microarray)是近年來(lái)新興的分子生物學(xué)技術(shù),它對(duì)于人類基因組計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)、揭示疾病的本質(zhì)和人類探索生命的奧秘有重要意義。DNA微陣列(DNA Microarray)也叫基因芯片(gene chip),是分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展及運(yùn)用和人類基因組計(jì)劃(]Human Geneome Project、HGP)的逐步實(shí)施的產(chǎn)物,它是生物學(xué)家受到計(jì)算機(jī)芯片制造和廣為應(yīng)用的啟迪,融微電子學(xué)、生命科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和光電化學(xué)為一體,在原來(lái)核酸雜交(Northen、Southern)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù),它是第三次革命(基因組革命)中的主要技術(shù)之一,是生物芯片中的一種。該技術(shù)的原理是在固體表面上集成已知序列的基因探針,被測(cè)生物細(xì)胞或組織中大量標(biāo)記的核酸序列與上述探針陣列進(jìn)行雜交,通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)位置雜交探針,實(shí)現(xiàn)基因信息的快速檢測(cè)。微陣列技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究,可以允許研究者同時(shí)監(jiān)測(cè)成千上萬(wàn)個(gè)基因的表達(dá)水平,是生物技術(shù)變革的核心。基因芯片產(chǎn)生了大量的基因表達(dá)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)為功能基因組的研究提供了重要的資源�；虮磉_(dá)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)(Gene Expression Omnibus簡(jiǎn)稱GEO)是目前最大的而且完全公開(kāi)的高通量分子豐度數(shù)據(jù)庫(kù),主要儲(chǔ)存基因表達(dá)數(shù)據(jù)。我們?cè)诠矓?shù)據(jù)庫(kù)GEO中檢索和β-catenin第3號(hào)外顯子敲除相關(guān)的表達(dá)譜數(shù)據(jù),從而研究其過(guò)表達(dá)對(duì)小鼠腎臟發(fā)育的調(diào)控作用。該數(shù)據(jù)庫(kù)以一個(gè)靈活開(kāi)放的設(shè)計(jì)理念,允許用戶或科研人員來(lái)遞呈,保存和檢索多種不同類型的數(shù)據(jù)。登錄GEO公用數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)址為：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/。然后我們利用GSEA提取有效信息。目前在基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域所面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn),就是怎樣在海量基因表達(dá)信息中挖掘到有用信息,并進(jìn)行有效的生物學(xué)專業(yè)解釋分析。這就要用到基因富集分析的方法,基因富集分析的方法有很多,常用的基因富集分析方法可概括為兩大類,即bottom-up法和top-down法。本研究用到bottom-up中的GSEA基因集富集分析法�；蚣患治瞿軌蚧蚣椒治霰磉_(dá)數(shù)據(jù)的協(xié)同性差異,從而確定出具體通路。它將芯片表達(dá)數(shù)據(jù)首先進(jìn)行排序,然后與預(yù)先構(gòu)建好的功能基因集進(jìn)行比較,尋找芯片雜交檢測(cè)的這些基因在選定的功能基因集中出現(xiàn)與否以及這些基因在整個(gè)表達(dá)數(shù)據(jù)中的排序位置,分析這些在特定功能基因集中出現(xiàn)的基因是否在某一位置有共同的表達(dá)趨勢(shì),即富集性質(zhì)。GSEA關(guān)注的不是某幾個(gè)表達(dá)發(fā)生顯著改變的基因,而是整個(gè)雜交數(shù)據(jù)在特定功能基因集中的表達(dá)一致性,以此來(lái)解讀數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的生物學(xué)信息。本研究數(shù)據(jù)選自公共數(shù)據(jù)庫(kù)GEO (Gene Expression Omnibus),研究對(duì)象選取其中和小鼠fi-catenin過(guò)表達(dá)腎臟轉(zhuǎn)錄組密切相關(guān)微陣列(microarray)數(shù)據(jù)集,接下來(lái)我們利用GSEA (Gene set enrichment analysis)分析。GSEA是全基因組表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)分析工具,下載后可以免費(fèi)使用。并通過(guò)KEGG進(jìn)行功能注釋,京都基因與基因組百科全書,KEGG,是系統(tǒng)分析基因功能、基因組信息的數(shù)據(jù)庫(kù),它整合了基因組學(xué)、生物化學(xué)以及系統(tǒng)功能組學(xué)的信息,有助于研究者把基因及基因表達(dá)信息作為一份整體進(jìn)行研究。利用GSEA分析后的結(jié)果是：我們鑒定出了63條被β-catenin上調(diào)的通路如細(xì)胞周期信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路(Notch signaling pathway)和 mTOR信號(hào)通路,以及43條被下調(diào)的通路如I型糖尿病信號(hào)通路和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體(ABCtransporters)等通路。經(jīng)KEGG功能注釋,這些顯著性通路最終被劃分到了6個(gè)KEGG功能類別中。分別是細(xì)胞進(jìn)程(cellular processes)功能類別,環(huán)境信息處理(environmental information processing)類別,遺傳信息處理(genetic information processing)類別,人類疾病相關(guān)通路類別,新陳代謝(metabolism)和有機(jī)系統(tǒng)(organismal systems)類別。我們對(duì)其中代表性重要通路中的幾個(gè)有重要相關(guān)性的轉(zhuǎn)錄因子如PAX2、 SREBP1和PPAR_DR1等進(jìn)行分析,對(duì)重要性相關(guān)通路如mTOR信號(hào)通路、JAK-STAT信號(hào)通路進(jìn)行分析研究,并最終構(gòu)建了相關(guān)通路的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò),這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含有核心基因和轉(zhuǎn)錄因子如STATs、PAX2等,我們的研究結(jié)果將幫助我們更好地在全基因組層面上了解β-catenin對(duì)于小鼠腎臟發(fā)育的調(diào)控作用。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R334.1

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 DAVID KIMELMAN;β-Catenin and Theβ-Catenin Destruction Complex From Basic Science to Drug Design[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2005年10期

2 張建;胡遠(yuǎn)兵;楊忠;蔡文琴;;β-catenin在生后大鼠腦組織的表達(dá)及變化[J];中國(guó)組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志;2006年02期

3 ;Understanding Wnt/b-catenin signaling in development and cancer[J];Journal of Nanjing Medical University;2008年02期

4 王金勝;魏武;紀(jì)愛(ài)芳;任宏政;文繼舫;;β-catenin在食管鱗癌中的異常表達(dá)及臨床意義[J];中國(guó)組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志;2011年02期

5 韓濤;丁勁;王紅陽(yáng);;β-catenin信號(hào)分子的生物學(xué)功能及其在肝癌中的研究進(jìn)展[J];中國(guó)生物工程雜志;2011年09期

6 ;Aberrant activity of Wnt/Frizzled signaling pathway in renal cancer cell lines[J];Chinese Science Bulletin;2000年18期

7 李蘇瑞;牛曉峰;陳銘;;Scribble調(diào)控β-catenin的入核[J];中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào);2010年03期

8 譚學(xué)新,宮相芹,王大仁,王玉新,王緒凱;口腔鱗癌α-catenin和β-catenin的表達(dá)與頸淋巴轉(zhuǎn)移研究[J];微生物學(xué)雜志;2004年03期

9 申坤靈;樊毫軍;丁輝;呂琪;劉子泉;董文龍;;β-catenin慢病毒載體轉(zhuǎn)染大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)研究[J];武警后勤學(xué)院學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2014年06期

10 黎玉葉;李星星;孫雙雙;鄒正渝;張昀源;段亮;葉立偉;武睿;楊霞;何通川;周蘭;;S100A6蛋白對(duì)細(xì)胞中β-catenin水平的影響及可能機(jī)制[J];中國(guó)生物工程雜志;2011年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;Regulatory roles of β-catenin on the proliferation of hair follicle stem cells[A];“細(xì)胞活動(dòng) 生命活力”——中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)全體會(huì)員代表大會(huì)暨第十二次學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 ;WntSa inhibits the growth of hair follicles by antagonizing canonical Wnt/p-catenin signaling in mice in vivo[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第十八次全國(guó)皮膚性病學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編[C];2012年

3 ;The Cytoplasmic Domain of MUC1 Induces Hyperplasia in the Mammary Gland and Correlates with Nuclear Accumulation of β-catenin[A];“細(xì)胞活動(dòng) 生命活力”——中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會(huì)全體會(huì)員代表大會(huì)暨第十二次學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2011年

4 Jing Du;Yan Zu;Jing Li;Xiao-fei Chen;Guang-yao Zhang;Chun Yang;;Wnt/p-catenin feedback loop plays an important role in mechano-sensation of ECM elasticity[A];第十屆全國(guó)生物力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十二屆全國(guó)生物流變學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2012年

5 Chan Xie;Dong-ying Xie;Geng-lin Zhang;Pei-pei Wang;Liang Peng;Zhi-liang Gao;;FOXG1 promote HCC stem cell self-renewal through promoting b-catenin nuclear accumulating by forming TCF4/b-cateinin/FOXG1 complex[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第十六次全國(guó)病毒性肝炎及肝病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2013年

6 武海麗;李宗偉;楊鵬;李卓玉;;Knockdown of PKM2 induces the compensation of glutaminolysis through β-catenin-Myc pathway intumor cells[A];中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)第十一次會(huì)員代表大會(huì)暨2014年全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——大會(huì)報(bào)告及博士生論壇[C];2014年

7 武海麗;李宗偉;楊鵬;李卓玉;;Knockdown of PKM2 induces the compensation of glutaminolysis through β-catenin-Myc pathway in tumor cells[A];中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)第十一次會(huì)員代表大會(huì)暨2014年全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——專題報(bào)告二[C];2014年

8 岳曉;張志勇;楊e，

本文編號(hào)：1259559