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性发育是个体成熟并获得生殖能力的重要过程,性发育的起始受到多种因素的影响,它的调控机制依赖于多条信号通路组成的关键基因网络。本课题组前期的实验中利用小鼠染色体QTL定位已经证明了Mir-505-3p是一个能够影响性发育起始的关键基因,在GT1-7细胞中确定了Mir-505的靶基因SF2,并且Mir-505抑制 SF2的表达,而与性发育相关的GnRH、Kiss1、Gpr54等基因也受到这两个基因的调控。为了研究Mir-505和SF2对性发育相关基因的调控机制,已经构建过表达Mir-505基因的GT1-7细胞(pGT1-7细胞系)以及敲低SF2基因GT1-7细胞(shRNA-SF2-GT1-7细胞系)。针对野生型GT1-7细胞进行anti-SF2的免疫共沉淀实验以及pGT1-7、GT1-7细胞的表达谱芯片检测,均检测到核糖体蛋白mRNA的富集倍数和表达水平改变。这些结果说明这些核糖体蛋白mRNA与SF2可能是相互作用的,并且它们在细胞中的表达受到SF2调控。但是,细胞裂解实验过程中,会产生大量非特异性蛋白-RNA相互作用,在免疫共沉淀实验中被检测到。因此,这些核糖体蛋白mRNA与SF2蛋白之间的特异性相互作用的真实性还有待进一步验证。
基于上述研究背景,为了探究直接干扰SF2表达后GT1-7细胞表达谱的变化,并与过表达Mir-505产生的表达谱差异做对比,对已构建成功的两株细胞shRNA-SF2-GT1-7和pGT1-7进行表达谱芯片检测。使用野生型GT1-7细胞做对照组,得到的差异表达基因通过GO分析和KEGG pathway分析,确定SF2和Mir-505参与调控的信号通路。为了检测核糖体蛋白mRNA与SF2蛋白之间的特异性相互作用的真实性,使用携带Flag标签的SF2过表达质粒载体转染C6细胞和GT1-7细胞,利用Flag抗体做RNA免疫共沉淀实验,检测外源SF2蛋白是否在裂解过程中非特异性结合了核糖体蛋白mRNA。
表达谱芯片结果显示共检测到65956个基因(蛋白编码基因35.5%,其他65.5%),经过TAC软件筛选表达水平变化1.5倍以上的基因,shRNA-SF2-GT1-7细胞中有7450个基因上调,5491个基因发生下调;pGT1-7细胞中共有6743个基因表达改变1.5倍以上,2599个基因上调,4144个基因发生下调。两种细胞的差异基因参与的生物过程主要都是大分子、有机氮等代谢过程,当然也有响应刺激的重要生理过程。差异基因所处的细胞空间位置大多是细胞器、细胞膜上,分子功能也主要集中在各种分子的结合功能和部分的激活活性。对差异基因的KEGG pathway分析可知,两种情况下被富集到的信号通路中,都出现了与性发育相关的MAPK信号通路、 PI3K-Akt 信号通路、AMPK信号通路、 GnRH信号通路、 p53信号通路和GABA能突触信号通路。使用Real-time PCR验证芯片的结果,候选基因变化趋势与芯片一致,证明结果可靠。
Flag-SF2过表达质粒(PLV-SF2)经过重新测序纯化后,转染C6细胞,用anti-flag进行RIP实验,抽提RNA进行Real-time PCR检测大鼠核糖体mRNA确实能够被外源的SF2蛋白结合,在与GT1-7细胞混合裂解时存在非特异结合Flag-SF2的可能。同时培养GT1-7细胞和C6细胞,GT1-7转染PLV-SF2质粒后,与C6细胞按照1:0、1:1、1:3、1:5细胞量比例混合裂解进行RIP实验,抽提RNA进行Real-time PCR检测,结果显示核糖体mRNA Rpl37a、Rpsa、Rpl5的富集倍数虽然并没有规律可循,但与阳性对照SF2变化趋势一致,证明它们与SF2蛋白的结合是特异性的。
综上所述,Mir-505和SF2影响几个性发育相关的信号通路形成关键的基因网络,共同对性发育起始进行调控。而且我们推测SF2与核糖体mRNA存在特异性相互作用,并调控这些转录本的表达水平,进而影响下游性发育相关基因的表达,为后续研究性发育分子机制提供新的思路。
基于上述研究背景,为了探究直接干扰SF2表达后GT1-7细胞表达谱的变化,并与过表达Mir-505产生的表达谱差异做对比,对已构建成功的两株细胞shRNA-SF2-GT1-7和pGT1-7进行表达谱芯片检测。使用野生型GT1-7细胞做对照组,得到的差异表达基因通过GO分析和KEGG pathway分析,确定SF2和Mir-505参与调控的信号通路。为了检测核糖体蛋白mRNA与SF2蛋白之间的特异性相互作用的真实性,使用携带Flag标签的SF2过表达质粒载体转染C6细胞和GT1-7细胞,利用Flag抗体做RNA免疫共沉淀实验,检测外源SF2蛋白是否在裂解过程中非特异性结合了核糖体蛋白mRNA。
表达谱芯片结果显示共检测到65956个基因(蛋白编码基因35.5%,其他65.5%),经过TAC软件筛选表达水平变化1.5倍以上的基因,shRNA-SF2-GT1-7细胞中有7450个基因上调,5491个基因发生下调;pGT1-7细胞中共有6743个基因表达改变1.5倍以上,2599个基因上调,4144个基因发生下调。两种细胞的差异基因参与的生物过程主要都是大分子、有机氮等代谢过程,当然也有响应刺激的重要生理过程。差异基因所处的细胞空间位置大多是细胞器、细胞膜上,分子功能也主要集中在各种分子的结合功能和部分的激活活性。对差异基因的KEGG pathway分析可知,两种情况下被富集到的信号通路中,都出现了与性发育相关的MAPK信号通路、 PI3K-Akt 信号通路、AMPK信号通路、 GnRH信号通路、 p53信号通路和GABA能突触信号通路。使用Real-time PCR验证芯片的结果,候选基因变化趋势与芯片一致,证明结果可靠。
Flag-SF2过表达质粒(PLV-SF2)经过重新测序纯化后,转染C6细胞,用anti-flag进行RIP实验,抽提RNA进行Real-time PCR检测大鼠核糖体mRNA确实能够被外源的SF2蛋白结合,在与GT1-7细胞混合裂解时存在非特异结合Flag-SF2的可能。同时培养GT1-7细胞和C6细胞,GT1-7转染PLV-SF2质粒后,与C6细胞按照1:0、1:1、1:3、1:5细胞量比例混合裂解进行RIP实验,抽提RNA进行Real-time PCR检测,结果显示核糖体mRNA Rpl37a、Rpsa、Rpl5的富集倍数虽然并没有规律可循,但与阳性对照SF2变化趋势一致,证明它们与SF2蛋白的结合是特异性的。
综上所述,Mir-505和SF2影响几个性发育相关的信号通路形成关键的基因网络,共同对性发育起始进行调控。而且我们推测SF2与核糖体mRNA存在特异性相互作用,并调控这些转录本的表达水平,进而影响下游性发育相关基因的表达,为后续研究性发育分子机制提供新的思路。