转录组高通量测序研究人胎盘滋养层细胞合体化相关基因

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yahu911
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胎盘是在人妊娠期间形成的临时器官,它是联系母体和胎儿的枢纽,承担着母胎之间的物质运输、气体交换、激素分泌和免疫豁免等功能,对于胎儿正常发育和母体健康至关重要。人胎盘绒毛主要由单核的细胞滋养层细胞和多核的合体滋养层组成。合体滋养层与母体血直接接触,介导母胎之间的物质和气体交换、分泌孕酮及绒毛膜促性腺激素等多种激素,对于维持正常的胎盘功能和成功妊娠非常重要。在妊娠过程中,单核细胞滋养层细胞不断融合形成合体滋养层,然而除了关键融合原分子syncytins和转录因子GCM1之外,调控人胎盘合体滋养层发育的分子网络还很不清楚。为了对滋养层细胞合体化进行全面和深入的研究,我们对绒毛膜癌来源的BeWo细胞融合模型转录组进行高通量测序,分析在此过程中差异表达的基因和转录本,寻找人滋养层细胞融合的相关分子及新的潜在融合原。  我们用50μM毛喉素(FSK)或者二甲基亚砜(DMSO)处理BeWo细胞,分别收取0小时、24小时和48小时样品并进行转录组高通量测序。在此过程中,我们共检测到28,633个基因,经分析发现共有1,902个基因差异表达;检测到123,200个可变剪接体,其中1,376个变化显著。在FSK处理24小时后,共有856个基因差异表达,其中461个基因表达上调,395个基因表达下调;48小时后,共有1,642个基因差异表达,其中表达上调的基因有879个,表达下调的基因有763个。24小时和48小时共同的差异表达基因有596个,仅24小时差异表达的基因260个,仅48小时差异表达的基因1,046个。追踪24小时差异表达的856个基因在48小时的表达水平,依据它们0-24-48小时的表达变化模式进行K-means算法聚类,其中大部分基因分布在上升-平稳和下降-平稳两种模式。我们对这些差异表达基因分别进行基因功能(GO)富集分析,发现合胞体形成(syncytium formation)、细胞连接组装(cell junction assembly),细胞命运决定(cell fate commitment)、钙离子运输(calcium ion transport),上皮细胞分化调节(regulation of epithelial cell differentiation)和分化中细胞形态发生调节(regulation of cell morphogenesis involved in differentiation)等基因功能条目被显著富集。对全部差异表达基因进行KEGG信号通路分析,发现MAPK通路变化最显著。通过基因功能富集分析,我们发现富集在合胞体形成条目的三个分子(CACNA1S、NEO1和MYH9)和富集在细胞连接组装条目的四个分子(AMOT、BCL2、CD9和TNS1)可能参与滋养层细胞融合。  与之前我们的蛋白质组学结果一致,我们发现TRPV2(transient receptorpotential cation channel,subfamily V member2)在BeWo细胞融合过程中表达剧烈增加。TRPV2是一个非选择性的阳离子通道,在BeWo细胞和原代细胞滋养层细胞中敲低TRPV2,细胞融合减弱;而激活或过表达TRPV2,BeWo细胞融合增加,提示TRPV2可能参与调节人滋养层细胞融合。  转录组测序结果显示,在BeWo细胞融合过程中,syncytin1和syncytin2的表达有显著变化。Syncytins是迄今为止在哺乳动物中发现唯一的融合原。在人胎盘中,syncytin1和syncytin2特异表达,分别由逆转录病毒包膜蛋白基因HERV-W和HERV-FRD env编码,是介导滋养层细胞合体化的必要分子。然而,syncytins介导滋养层细胞融合的模型还只是假说,它们是如何介导滋养层细胞融合的分子机制还不清楚。由于目前的报道中,对于syncytin1/2的表达及定位存在争议,我们设计了syncytin1/2及其受体的特异性探针,在人胎盘绒毛组织中进行原位杂交检测它们的表达定位,以期为研究syncytins介导滋养层细胞融合的分子机制提供线索。  综上,我们利用高通量测序技术检测BeWo细胞融合过程,分析滋养层细胞融合相关基因,并筛选出可能调节滋养层细胞融合的分子进行研究,这些结果为更好地研究人胎盘滋养层细胞合体化机制提供了参考。
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