小鼠脑缺血后梗死周围皮质m~6A标记的环状RNA的改变

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目的N6-甲基腺嘌呤(m6A)修饰可调节机体病理生理过程,在大脑中丰富表达。CircRNA在脑梗死引起的功能失调起着重要作用。然而,目前尚无关于m6A修饰的circRNA在缺血性脑损伤方面的研究。我们探讨脑梗死后m6A修饰差异的circRNA的潜在意义。方法我们使用凝闭左侧大脑中动脉远端(middle cerebral artery occlusion,MCAO)方法制作小鼠脑梗死模型。各组小鼠随机分为假手术组、MCAO后3天组和MCAO后7天组。通过逆转录定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)测定METTL3、METTL14、FTO、ALKBH5、YTHDF1、YTHDF3 的 mRNA 水平,蛋白质印迹测定了 ALKBH5和YTHDF3的水平。通过Arraystar环状RNA表观转录组芯片筛选m6A修饰差异的环状RNA谱以及环状RNA表达量谱。随后随机挑选4个m6A修饰发生改变的circRNAs进行MeRIP-qPCR验证其与Arraystar环状RNA表观转录组芯片的结果是否具有一致性,最后对甲基化修饰差异的circRNA进行基因本体论(GO)分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析;通过Arraystrar基于TargetScan和miRanda的自制软件预测验证的circRNAs 的 miRNA 及靶基因,利用 Cytoscape 对 circRNA-miRNA-mRNA 网络图进行可视化。结果1.我们成功建立了脑梗死模型,并通过TTC染色以及HE染色证实脑梗死部位。2.m6A相关酶的mRNA和蛋白水平发生了显著变化。MCAO后3天,脑组织中 METTL3、METTL14、FTO、ALKBH5、YTHDF1 和 YTHDF3 的mRNA水平显著性下调。然而,与MCAO后3天组相比,MCAO后7天METTL3、METTL14和ALKBH5的转录水平没有差异,而FTO、YTHDF1和YTHDF3的转录水平显著性上调。ALKBH5和YTHDF3蛋白在脑梗死组表达下降,但是脑梗死7d组表达较梗死3天组增加。3.检测到12,345个甲基化m6A修饰的circRNA。与假手术组相比,在MCAO后3天,85个circRNA m6A修饰水平上调,1621下调。然而7天后,57个circRNA的m6A修饰水平上调,66个下调。m6A修饰水平改变的circRNAs中,大多数来自外显子,少数来自重叠区、基因间和内含子。4.亲本基因生信分析:GO表明,MCAO后3天的生物学过程(BP)、分子功能(MF)和细胞成分(CC)主要集中在细胞定位、谷氨酸受体、GTPase激活剂等方面,而7天则为血脑屏障的建立、蛋白质泛素化、泛素连接酶复合物等。KEGG分析表明MCAO后3天主要为Hippo信号通路、神经营养等,而在7天后为磷脂酰肌醇信号通路、泛素介导的蛋白质水解等。5.MeRIP-qPCR验证结果表明3个m6A修饰差异的circRNAs验证结果与芯片分析结果一致。6.CircRNA-miRNA-mRNA互作分析:GO表明靶基因的生物过程、细胞成分、分子功能最主要集中在钙离子跨膜转运,电压门控钙通道复合体、电压门控钙通道活性。KEGG发现,靶基因主要富集于MAPK信号通路、局部粘附、轴突引导、谷氨酸能突触等信号通路。结论1.脑梗死后甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白的mRNA水平和ALKBH5、YTHDF3的蛋白水平发生了改变。2.脑梗死后不同时间点的环状RNA的m6A修饰状态发生了改变,差异m6A修饰的CircRNAs可能参与脑梗死的病理生理过程。3.本研究发现与脑梗死相关的一些m6A修饰差异的环状RNA,为研究脑梗死的分子机制提供新的方向。
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