人支气管上皮细胞中m6A甲基化修饰与香烟烟雾诱导的铁死亡之间的相关性分析

The Correlation Analysis Between m6A Methylation Modification and Ferroptosis Induced by Cigarette Smoke in Human Bronchial Epithelium.

作者信息Xiaomei Duan, Tingting Hu, Lijuan Xu, Zheng Li, Jing Jing, Dan Xu, Jianbing Ding, Fengsen Li, Min Jiang, Jing Wang
PMID39688470
发布时间2024-12
DOI10.1002/iid3.70104

实验完整度

中

包含生物信息学分析(GEO数据集DEGs、相关性分析)和体外细胞实验(CSE诱导16HBE细胞,检测铁死亡指标及基因表达),但缺乏动物模型或临床样本验证,未明确机制验证。

主要模型

16HBE细胞系(人支气管上皮样细胞) GEO临床数据集(GSE30063和GSE64614)

重点核对

CSE浓度:10% CSE处理16HBE细胞 细胞活力检测:CCK-8法,5×10^4细胞/孔,CSE干预24小时 ROS检测:DCFH-DA探针,终浓度10 μM m6A相关基因(FTO)与铁死亡相关基因(NQO-1、SLC7A11)的表达变化 统计方法:Student's t检验,p<0.05

摘要

背景 慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种常见的呼吸系统疾病,其特征是长期气道炎症,可导致气道重塑和持续性气流受限。暴露于香烟烟雾被认为是COPD发生的主要诱因。研究已证实,铁死亡和m6A修饰与多种炎症相关疾病密切相关。然而,m6A甲基化与COPD中铁死亡之间的相关性尚未得到证实。在本研究中,结合生物信息学分析和分子生物学方法,我们研究了m6A甲基化与香烟烟雾诱导的16HBES细胞中铁死亡相关基因(SLC7A11和NQO-1)的相关性。 方法 合并两个微阵列数据集(GSE30063和GSE64614),通过生物信息学技术鉴定差异表达基因(DEGs)。建立了香烟烟雾(CS)诱导的16HBE细胞模型。使用相关检测试剂盒检测ROS、GSH、MDA和总铁含量。通过逆转录-定量聚合酶链反应和蛋白质印迹法测定与铁死亡和m6A甲基化修饰相关基因的表达水平。 结果 在上述两个数据库中总共鉴定出529个差异表达基因。对于COPD患者,观察到铁死亡相关基因(GCLC、NQO-1、SLC7A11)和m6A甲基化相关基因(FTO)发生显著变化。铁死亡相关基因(SLC7A11和NQO-1)的表达水平与m6A甲基化基因(FTO)的表达水平之间也呈负相关。体外实验结果表明,SLC7A11和NQO-1显著下调,而FTO显著上调。此外,香烟烟雾刺激增加了16HBE细胞中MDA、LPO和ROS的水平,同时降低了GSH和总铁的含量。 结论 我们的研究结果探讨了COPD中铁死亡与m6A甲基化之间的关系,并筛选出SLC7A11、NQO-1和FTO可能在COPD的发病机制中起关键作用。 摘要 在本研究中,结合生物信息学分析和分子生物学方法,我们研究了N6-甲基腺苷(m6A)甲基化与16HBES中铁死亡相关基因(SLC7A11和NQO-1)的相关性。我们的研究表明,SLC7A11、NQO-1和FTO可能是识别吸烟者COPD风险的潜在有用基因,并为COPD的预防和治疗以及未来靶向药物的研发提供参考和新思路。

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
在香烟烟雾诱导的COPD中,m6A甲基化修饰与铁死亡相关基因(SLC7A11和NQO-1)之间是否存在相关性?
核心机制
m6A甲基化修饰基因FTO与铁死亡相关基因SLC7A11和NQO-1的表达呈负相关,提示m6A甲基化可能通过调控这些铁死亡相关基因参与COPD的发病。
主要证据
生物信息学分析(GSE30063和GSE64614)显示FTO与SLC7A11、NQO-1表达负相关;体外实验(10% CSE诱导16HBE细胞)显示SLC7A11和NQO-1下调,FTO上调,同时MDA、LPO、ROS和总铁水平升高,GSH降低。
研究意义
研究提示SLC7A11、NQO-1和FTO可能作为识别吸烟者COPD风险的潜在标志物,为COPD的预防和治疗以及靶向药物研发提供参考和新思路。

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

生物信息学分析

识别COPD中差异表达基因,并分析铁死亡和m6A甲基化相关基因的表达及关联。

整合GSE30063和GSE64614数据集,使用limma包筛选DEGs,进行KEGG通路富集分析,并分析铁死亡基因和m6A甲基化基因的表达及Pearson相关性。

2

CSE制备与细胞培养

建立香烟烟雾提取物(CSE)诱导的16HBE细胞模型。

制备CSE,并用10% CSE处理16HBE细胞。

3

细胞活力检测

评估CSE对16HBE细胞活力的影响。

使用CCK-8试剂盒检测细胞活力,在450nm处读取吸光度。

4

铁死亡指标检测

验证CSE诱导的铁死亡相关生化指标变化。

检测ROS、MDA、GSH、LPO和总铁含量。

5

基因表达验证

验证铁死亡相关基因和m6A甲基化相关基因在CSE诱导的16HBE细胞中的表达变化。

使用RT-qPCR检测FTO、IGF2BP3、WTAP、NQO-1和SLC7A11的mRNA表达,并利用Western blot检测FTO、NQO-1和SLC7A11的蛋白表达。

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
DMEM培养基Gibco11965092
0.22 μm滤膜Merck Millipore--
青霉素-链霉素Gibco15070-063
胎牛血清Gibco1248028
96孔板Corning3599
CCK-8试剂盒TransGen BiotechFC101-03
荧光检测试剂盒--E-BC-K138-F
DCFH-DA探针----
细胞裂解液BeyotimeP0013
MDA检测试剂盒ELabscienceE-BC-K028-M
GSH检测试剂盒ELabscienceE-BC-K030-M
细胞总铁比色分析试剂盒ELabscienceE-BC-K880-M
脂质过氧化物比色分析试剂盒ELabscienceE-BC-K176-M
TRIzol试剂Ambion15596-018
5X All-In-One RT预混液AbmG492
EvaGreen Express 2× qPCR预混液AbmE824483
实时荧光定量PCR仪ABI--

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
细胞培养与CSE制备
CSE浓度:10% CSE;CSE的制备条件(如DMEM、pH、滤膜);细胞培养条件(培养基、血清、抗生素)
阅读提示:Methods 2.5.1和2.5.2
细胞活力检测
细胞密度(5×10^4细胞/孔)、CSE处理时间(24小时)、CCK-8浓度(10%)和孵育时间(1小时)
阅读提示:Methods 2.5.3
铁死亡指标检测
ROS(DCFH-DA浓度10μM,孵育时间30分钟)、MDA、GSH、LPO、总铁的检测试剂盒及操作步骤
阅读提示:Methods 2.5.4-2.5.6
基因表达验证
RT-qPCR的引物序列、内参基因(GAPDH)、PCR条件(95°C 10分钟,40个循环);Western blot的抗体信息未在原文明确说明
阅读提示:Methods 2.5.7 和表1