急性呼吸窘迫综合征小鼠模型中LncRNAs和mRNAs的微阵列谱及共表达网络分析

Microarray Profiling and Co-Expression Network Analysis of LncRNAs and mRNAs in Acute Respiratory Distress Syndrome Mouse Model.

作者信息Xiaoling Wu, Chenjie Ma, Qinmei Ma, Peipei Zhuang, Guangcun Deng
PMID35631053
期刊Pathogens
发布时间2022-05
DOI10.3390/pathogens11050532

实验完整度

中

包含动物模型、微阵列、qRT-PCR、siRNA干扰和Western blot验证,但主要验证了单一LncRNA功能,缺乏独立机制验证。

主要模型

LPS诱导的ARDS小鼠模型(昆明小鼠) RAW264.7细胞

重点核对

LPS剂量:5 mg/kg,尾静脉注射 LPS处理时间:6 h、12 h、18 h RAW264.7细胞LPS刺激浓度:1 µg/mL,处理12 h siRNA靶向NR_003508(#150)

摘要

背景:长链非编码RNA(LncRNAs)在许多呼吸系统疾病中发挥关键作用。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种破坏性的呼吸系统疾病临床综合征。然而,LncRNAs在ARDS中的潜在机制在很大程度上仍不清楚。方法:为了鉴定LPS诱导的ARDS小鼠模型中LncRNAs和mRNAs的表达谱,本研究采用微阵列分析检测LncRNAs和mRNAs的表达。随后,通过定量qRT-PCR验证微阵列数据。通过生物信息学分析对差异表达的mRNAs和LncRNAs进行功能注释。此外,通过si-RNA和Western blot验证了选定的差异表达LncRNAs对相关基因的作用。结果:2110个LncRNAs和2690个mRNAs的表达显著改变,并通过qRT-PCR进一步确认。GO和KEGG分析表明,上调的mRNAs主要分别与防御反应和肿瘤坏死因子(TNF)信号通路相关。LncRNA-mRNA共表达分析显示,LncRNAs NR_003508、ENSMUST00000131638、ENSMUST00000119467和ENSMUST00000124853可能分别或协同地与MLKL、RIPK3、RIPK1、Caspase1和NLRP3相关,这些基因高度参与细胞坏死性凋亡过程。此外,针对NR_003508的siRNA证实了共表达分析的结果。结论:总之,本研究表明差异表达的LncRNAs可能是ARDS的潜在调控因子和靶基因,将为理解ARDS发病机制的调控提供新的见解。

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
LncRNAs在ARDS发病机制中的作用尚不清楚,本研究旨在探索LPS诱导的ARDS小鼠模型中LncRNAs和mRNAs的表达谱及其潜在机制。
核心机制
差异表达的LncRNAs(如NR_003508)通过正向调控坏死性凋亡通路中的关键基因(RIPK1、RIPK3、MLKL)参与ARDS的发病过程。
主要证据
微阵列分析发现2110个LncRNAs和2690个mRNAs差异表达;qRT-PCR验证;LncRNA-mRNA共表达网络显示NR_003508等与坏死性凋亡基因相关;siRNA敲低NR_003508抑制LPS诱导的RAW264.7细胞坏死及RIPK1、RIPK3、MLKL表达。
研究意义
为揭示ARDS的发病机制提供新见解,并可能为ARDS提供潜在的治疗靶点。

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

建立LPS诱导的ARDS小鼠模型

建立ARDS小鼠模型并评估其是否成功。

雄性昆明小鼠通过尾静脉注射LPS(5 mg/kg)或PBS,分别处理6、12、18小时,检测血清和BALF中TNF-α、IL-6、IL-1β水平,并进行肺组织HE染色。

2

微阵列分析差异表达LncRNAs和mRNAs

鉴定LPS诱导的ARDS小鼠肺组织中差异表达的LncRNAs和mRNAs。

使用Arraystar Mouse LncRNA Array v2.0进行微阵列分析,筛选差异表达LncRNAs和mRNAs(fold change ≥ 2.0,p ≤ 0.05),并通过层次聚类和火山图展示。

3

qRT-PCR验证微阵列数据

验证微阵列结果的可靠性。

选取7个候选LncRNAs和7个mRNAs,通过qRT-PCR检测其在LPS和PBS处理小鼠肺组织中的表达,并比较与微阵列结果的一致性。

4

GO和KEGG富集分析

分析差异表达mRNAs的生物学功能和参与的信号通路。

对上调/下调的差异表达mRNAs进行GO和KEGG富集分析。

5

LncRNA-mRNA共表达网络构建

预测差异表达LncRNAs与坏死性凋亡通路基因的潜在调控关系。

基于微阵列数据,构建LncRNA-mRNA共表达网络,利用Pearson相关系数≥0.9筛选显著相关的LncRNAs和mRNAs。

6

siRNA敲低NR_003508验证功能

验证NR_003508在LPS诱导的RAW264.7细胞坏死性凋亡中的作用。

设计并合成siRNA靶向NR_003508,转染RAW264.7细胞,随后用LPS刺激,通过PI染色、Western blot和免疫荧光检测细胞坏死及RIPK1、RIPK3、MLKL、p-MLKL的表达。

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
大肠杆菌脂多糖(血清型O55:B5)Sigma-Aldrich--
ZETA LIFE Advanced转染试剂Zeta-Life--
NR_003508 siRNAGenePharma--
RIPK3抗体Abcam--
RIPK1抗体Abcam--
MLKL抗体Abcam--
β-actin抗体protein tech--
增强化学发光试剂Amersham Biosciences--
p-MLKL抗体Affinity--
山羊抗兔IgG(Alexa Fluor 488)----
含DAPI封片剂ZSGB-BIO--
碘化丙啶染料----
Arraystar小鼠LncRNA芯片v2.0Arraystar--
TRIzol试剂----
SYBR Green通用预混液----
逆转录反应混合物Bio-Rad--
寡核苷酸(dT)随机六聚体----
NanoDrop ND-1000分光光度计----
Agilent G2505C扫描仪Agilent Technologies--
GeneSpring GX v11.5.1软件Agilent Technologies--
Agilent Feature Extraction软件(版本11.0.1.1)Agilent Technologies--
共聚焦显微镜LEICA--
Image J软件----

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
动物模型建立
小鼠品系、体重、LPS剂量(5 mg/kg)、给药方式(尾静脉注射)、处理时间(6、12、18小时)、对照组(PBS)
阅读提示:详见材料与方法4.1节
微阵列分析
芯片类型(Arraystar Mouse LncRNA Array v2.0)、筛选标准(fold change ≥ 2.0,p ≤ 0.05)、样本处理(肺组织)
阅读提示:详见材料与方法4.5节及结果2.2节
qRT-PCR验证
内参基因(β-actin)、所选LncRNAs和mRNAs列表、处理时间(12小时)
阅读提示:详见材料与方法4.7节及结果2.3节
细胞实验
RAW264.7细胞密度(1×10^6/孔)、LPS浓度(1 µg/mL)、处理时间(12小时)、siRNA序列(#150等)、转染试剂(ZETA LIFE Advanced)
阅读提示:详见材料与方法4.10、4.11节及结果2.6节
Western blot
抗体信息(RIPK1、RIPK3、MLKL、β-actin)、蛋白提取方法、上样量、封闭条件
阅读提示:详见材料与方法4.11节