Capg增强前脂肪细胞的增殖、脂肪生成和炎症反应:来自生物信息学分析和功能验证的见解

Capg enhances proliferation, adipogenesis, and inflammatory response in preadipocytes: insights from bioinformatics analysis and functional validation.

作者信息Luyao Zhang, Botao Sang, Sainan Li, Ying Li, Dachuan Guo, Qinan Ma, Xiangfei Liu, Xiaoshuo Li, Beidong Chen, Deping Liu
PMID41695716
期刊PeerJ
发布时间2026-02-10
DOI10.7717/peerj.20730

实验完整度

包含生物信息学分析(DEG、WGCNA、PPI)和体外细胞实验(CCK-8、油红O、Western blot、ELISA),但缺乏体内动物验证及机制验证。

主要模型

3T3-L1前脂肪细胞系 Ldlr−/−小鼠附睾脂肪组织(GEO数据集)

重点核对

CAPG过表达慢病毒转染3T3-L1细胞(MOI=100) CCK-8细胞活力检测(每孔2000个细胞,培养48小时) 油红O染色定量(520 nm吸光度) Western blot检测CAPG、Cyclin D1、PPARγ、adiponectin表达 ELISA检测IL-6、MCP-1、TNF-α分泌

摘要

背景:已经揭示了脂肪组织与动脉粥样硬化(AS)之间的多种关联。本研究旨在识别AS小鼠附睾脂肪组织中的生物标志物,并探讨其对脂肪组织炎症和脂肪生成的影响。方法:从基因表达综合(GEO)数据库下载附睾脂肪组织的基因表达谱(GSE57659和GSE76812)。通过Limma R包筛选差异表达基因(DEG),并通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)搜索基因,以分类与AS相关的共同基因。通过Cytoscape软件构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,最终通过Cytohubba插件确定hub基因。最后,选择其中一个hub基因。使用CCK8实验评估细胞增殖能力。采用油红O染色和Western blot评估脂肪细胞中的脂质含量。通过酶联免疫吸附试验(ELISA)确定脂肪细胞中的炎症反应程度。结果:在对照组和动脉粥样硬化组之间共鉴定出125个DEG。其中,基于WGCNA鉴定的两个关键模块选择了34个基因。随后,鉴定出五个关键节点,即Capg、Timp1、Lgals3、Agt和Mmp9。选择Capg作为进一步研究的主要目标基因。用慢病毒转染3T3-L1细胞后,Capg被过表达。肌动蛋白加帽蛋白(CAPG)显著增强前脂肪细胞增殖,如CCK-8和Cyclin D1表达上调所示。此外,油红O染色显示CAPG过表达后细胞内脂质积累显著增加。Western blot分析显示PPARγ和脂联素的蛋白水平升高。此外,3T3-L1细胞中的CAPG导致IL-6和MCP-1显著上调。结论:CAPG促进脂肪细胞前体细胞的增殖和分化。此外,CAPG增强脂肪细胞中的炎症反应,可能作为介导肥胖相关动脉粥样硬化的关键分子。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在识别动脉粥样硬化小鼠附睾脂肪组织中与AS相关的关键基因,并探究其对脂肪组织炎症和脂肪生成的影响。
核心机制
CAPG通过上调Cyclin D1促进前脂肪细胞增殖,并通过上调PPARγ和脂联素促进脂肪生成,同时上调IL-6和MCP-1等炎症因子分泌,可能通过细胞骨架重塑或NF-κB通路介导炎症反应。
主要证据
基于GEO数据集(GSE57659、GSE76812)的生物信息学分析鉴定Capg为hub基因,并在GSE39549中验证其表达上调;体外实验通过慢病毒过表达CAPG于3T3-L1细胞,CCK-8显示增殖增强,油红O染色显示脂质积累增加,Western blot显示Cyclin D1、PPARγ、adiponectin表达升高,ELISA显示IL-6和MCP-1分泌增加。
研究意义
CAPG可能成为调节肥胖相关脂肪组织功能障碍和动脉粥样硬化的关键治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

数据获取与差异表达基因筛选

识别与动脉粥样硬化相关的差异表达基因

从GEO数据库下载GSE57659和GSE76812数据集,使用Limma包筛选DEGs,阈值adj. p < 0.05且|log2FC| > 1。

2

加权基因共表达网络分析

识别与HFD显著相关的基因模块

使用WGCNA构建基因共表达网络,软阈值为3,鉴定出蓝色、绿松石色和黑色模块与HFD显著相关,筛选MM > 0.8且GS > 0.2的基因,取蓝色和绿松石色模块共同基因。

3

PPI网络构建和hub基因鉴定

确定与AS相关的关键基因

将DEGs与WGCNA关键基因取交集,通过STRING构建PPI网络,使用Cytoscape的CytoHubba插件按MCC算法评分选出前5个hub基因(Capg、Timp1、Lgals3、Agt、Mmp9),选择Capg进行后续研究。

4

CAPG过表达细胞系建立与增殖验证

验证CAPG对3T3-L1前脂肪细胞增殖的影响

用慢病毒转染3T3-L1细胞建立稳定过表达Capg的细胞系,通过CCK-8检测细胞活力,Western blot检测Cyclin D1表达。

5

CAPG对脂肪生成的影响验证

评估CAPG是否促进前脂肪细胞分化

诱导Ctrl和Capg-OE组细胞分化,第10天进行油红O染色,定量分析脂质含量,Western blot检测PPARγ和adiponectin表达。

6

CAPG对炎症反应的影响验证

检测CAPG过表达对脂肪细胞炎症因子分泌的影响

收集细胞上清,通过ELISA检测IL-6、MCP-1和TNF-α浓度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
高糖DMEM培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco10091155
3-异丁基-1-甲基黄嘌呤SigmaI5879
胰岛素SolarbioI8040
地塞米松SolarbioD6950
罗格列酮SolarbioIR0130
棕榈酸Solarbio--
嘌呤霉素BeyotimeST551
CCK-8试剂盒BeyotimeC0038
油红O染色试剂盒SolarbioG1262
RIPA裂解液SolarbioR0010
磷酸酶抑制剂SolarbioP1260
BCA蛋白定量试剂盒Pierce23225
PVDF膜MilliporeISEQ00010
CAPG抗体Proteintech10194-1-AP
β-微管蛋白抗体Proteintech10094-1-AP
DDDDK标签抗体ABclonalAE169PM
PPARγ抗体CST#2435T
脂联素抗体CST#2789
Cyclin D1抗体MCEHY-P80098
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG抗体CST#7074
脱脂奶粉BeyotimeP0216
IL-6 ELISA试剂盒ABclonalRK00008
TNF-α ELISA试剂盒ABclonalRK04875
MCP-1 ELISA试剂盒ABclonalRK00381

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
生物信息学分析
数据集GSE57659和GSE76812的样本来源和饮食干预时间;DEG筛选阈值(adj. p < 0.05, |log2FC| > 1)
阅读提示:Methods: Data collection and preprocessing, Identification of differentially expressed gene; Figure 1
WGCNA
软阈值β=3,标度R2=0.9;模块相关性(蓝色、绿松石色、黑色模块)
阅读提示:Methods: Weighted gene co-expression network analysis; Figure 2
细胞培养与分化
3T3-L1细胞来源(Procell);分化诱导条件(浓度和时间);棕榈酸处理浓度和时间
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment; Figure 5
稳定过表达细胞系建立
慢病毒MOI=100;嘌呤霉素筛选浓度4 μg/ml
阅读提示:Methods: Stable overexpression cell line establishment
功能验证实验
CCK-8细胞接种密度和培养时间;油红O染色定量方法;Western blot抗体稀释倍数和蛋白上样量;ELISA检测因子种类
阅读提示:Methods: CCK8, Lipid quantification, Western blot, ELISA; Figures 4-6