皮脂腺痣差异基因表达谱分析及linc3556-CDKN2AIP在皮脂腺痣中的作用和机制初探

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毛囊是皮肤的重要附属器,在外观修饰、创伤修复以及皮肤微环境重塑中发挥关键作用。皮脂腺痣是一种伴有毛囊-皮脂腺-顶泌汗腺发育异常的良性皮肤错构瘤,其特征表现为增生的表皮和不成熟的毛囊以及正常或增生的皮脂腺,其中毛囊的发育停滞于早期的毛胚芽样结构,为毛囊发育异常疾病研究提供良好的临床模型。长链非编码RNA(Long noncoding RNA,lncRNA),是长度大于200个BP,且没有编码蛋白能力的转录本。长链非编码RNA涉及各种重要的生物学过程,并已证实在多种炎症性疾病和肿瘤中发挥重要作用。为研究皮脂腺痣中毛囊-皮脂腺单位发育异常的原因,我们对头皮皮脂腺痣和正常头皮组织进行高通量测序,得到差异表达的mRNA和lncRNA,通过GO、KEGG分析,筛选并验证出皮脂腺痣中表达下调的基因CDKN2AIP,使用预测软件TargetScan&miRanda,将CDKN2AIP和差异表达的LncRNA,构建出相互作用的ceRNA调控网络,并在组织中证实linc3556在皮脂腺痣中表达下调。为探究linc3556、CDKN2AIP基因的调控关系,以及对毛囊发育和上皮增生的影响,我们将从细胞、分子层面进一步阐述。第一部分:长链非编码RNA和编码RNA在皮脂腺痣中表达谱分析目的:建立皮脂腺痣长链非编码RNA和编码RNA差异表达谱,并预测它们在毛囊-皮脂腺发育过程中的潜在作用。方法:采用RNA-seq技术对4对头皮皮脂腺痣-正常头皮组织进行lncRNA和mRNA测序,并使用Illumina Nova Seq 6000分析序列,通过GO分析及KEGG分析,获得相关生物学及疾病通路信息。qPCR和western blot用于验证差异表达基因,并使用预测软件TargetScan&miRanda构建竞争性内源性RNA(ceRNA)网络。结果:在头皮皮脂腺痣和正常头皮组织之间检测出差异表达的mRNA有90个,其中上调72个,下调18个。KEGG分析显示上调的mRNA富集到32条信号通路,而下调的mRNA只富集到1条信号通路。qPCR和western blot进一步验证显示候选基因中CDKN2AIP在皮脂腺痣中表达下调。此外,差异表达lncRNA一共有17个,上调的有7个,下调的有10个。其中,三个下调的差异表达 lncRNA 中,AL355607.2、RP5-1024G6.8 和 AC007780.1 通过竞争性内源性RNA(ceRNA)调控网络与CDKN2AIP表达相关,经组织qPCR验证,LncRNAAL355607.2(即linc3556)在皮脂腺痣表达下调。结论:构建了皮脂腺痣中mRNA、lncRNA表达谱,筛选出皮脂腺痣中表达下调的基因CDKN2AIP,构建(ceRNA)调控网络,验证出表达下调的linc3556,为后续研究提供数据来源。第二部分:CDKN2AIP基因对人毛乳头细胞和人永生化角质形成细胞生物学功能的影响目的:探究CDKN2AIP基因对人毛乳头细胞(hDPC)和人永生化角质形成细胞(HaCat)细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期、细胞因子分泌的影响方法:qPCR和western lot检测CDKN2AIP基因在hDPC和HaCat细胞中的表达,使用短发夹(shRNA)技术在hDPC和HaCat细胞中沉默CDKN2AIP基因,qPCR和western blot检测沉默效率。CCK-8法和Edu法检测CDKN2AIP基因对hDPC和HaCat细胞增殖影响,流式PI染色法、AnnexinV-APC/7AAD染色法分别检测CDKN2AIP基因对hDPC和HaCat细胞周期和细胞凋亡的影响,qPCR 检测 hDPC 中细胞因子 ALP、IGF-1、VEGF 和 wnt-10b、β-catenin、lef-1、c-myc的表达。结果:CDKN2AIP在hDPC和HaCat细胞中mRNA和蛋白质表达水平未见明显差异;沉默CDKN2AIP基因的hDPC,增殖能力明显下降(P<0.05),细胞周期GO/G1,S,G2/M期比例无明显差异(P>0.05),凋亡增加(P<0.05),细胞因子 ALP、IGF-1、VEGF,以及 wnt/β catenin 信号分子 wnt-10b、β-catenin、lef-1、c-myc分泌抑制(P<0.05)。沉默CDKN2AIP基因的HaCat细胞,增殖能力明显下降(P<0.05),细胞周期GO/G1无明显差异,S期下降,G2/M期升高,凋亡明显增加(P<0.05)。结论:CDKN2AIP基因能够促进hDPC细胞增殖,抑制凋亡,促进毛乳头细胞诱导毛囊重建,不改变细胞周期。而在HaCat细胞中,CDKN2AIP基因能够促进细胞增殖,抑制凋亡,促进细胞进入S期。第三部分:Linc3556对CDKN2AIP的调控作用以及对人毛乳头细胞和人永生化的角质形成细胞生物学功能的影响目的:研究linc3556对CDKN2AIP基因的调控作用,以及对hDPC和HaCat细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期、毛乳头细胞因子分泌的影响方法:qPCR检测linc3556在hDPC和HaCat细胞中的表达。荧光原位杂交技术(FISH)和核质分离技术检测linc3556在hDPC和HaCat细胞中的亚细胞定位。寡聚核苷酸(ASO)技术在hDPC和HaCat细胞中干扰linc3556的表达,qPCR检测干扰效率及CDKN2AIP的表达。在hDPC和HaCat中干扰linc3556后,CCK-8法和Edu法检检测细胞增殖,PI染色法检测细胞周期,AnnexinV-APC/7AAD染色法检测细胞凋亡,qPCR检测hDPC中细胞因子ALP、IGF-1、VEGF 和 wnt-10b、β-catenin、lef-1、c-myc 的表达。结果:在hDPC和HaCat细胞中,linc3556转录未见明显差异(P>0.05),FISH法和核质分离技术检测到linc3556主要表达于细胞质。ASO干扰linc3556后,linc3556和CDKN2AIP的表达明显受抑制(P<0.05)。在hDPC中,干扰linc3556后细胞增殖明显受抑制(P<0.05),凋亡增加(P<0.05),细胞周期GO/G1、S、G2/M 期无明显差异(P>0.05),ALP、IGF-1、VEGF 和 wnt-10b、β-catenin、lef-1、c-myc 的表达受抑制。在 HaCat 细胞中,干扰 linc3556后,细胞增殖能力明显抑制(P<0.05),细胞周期GO/G1、S期比例无明显差异,G2/M期受抑制,凋亡增加(P<0.05)。结论:Linc3556主要定位于细胞质,在转录层面调控CDKN2AIP基因表达,在hDPC中,促进增殖,抑制凋亡,不改变细胞周期,促进毛乳头细胞诱导毛囊重建能力。在HaCat细胞中,Linc3556能够促进细胞增殖,抑制凋亡,促进细胞进入G2/M期。
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