过表达促红细胞生成素脐带间充质干细胞抑制缺血缺氧SH-SY5Y细胞凋亡及机制

背景:前期研究成功构建过表达促红细胞生成素的脐带间充质干细胞(erythropoietin-overexpressed umbilical cord mesenchymal stem cells,EPO-MSCs),发现其可以显著减少缺血缺氧人神经母细胞瘤细胞株(SH-SY5Y)细胞的凋亡。目的:探究EPO-MSCs对缺血缺氧SH-SY5Y细胞可能的神经保护机制及其相关表观遗传学机制。方法:用氧-葡萄糖剥夺法缺血缺氧诱导SH-SY5Y细胞损伤,分别与慢病毒转染空载质粒的脐带间充质干细胞(NC-MSCs)、EPO-MSCs共培养后进行转录组测序,根据组间差异基因进行相关分析。同时应用多因子法检测缺血缺氧性脑病患者和对照组脑脊液上清及共培养细胞上清炎性因子表达水平。蛋白组学检测NC-MSCs、EPO-MSCs差异表达蛋白。应用染色体靶向切割和标签化(CUT&Tag)测序技术检测基因组H3K4me2修饰情况,并与转录组测序联合分析。慢病毒载体感染构建稳定敲低REST的SH-SY5Y细胞,应用qRT-PCR、Western blot检测REST的表达水平,然后再缺血缺氧处理并与EPO-MSCs共培养,流式细胞仪检测细胞凋亡情况、Western blot检测H3K36me3组蛋白的表达差异,然后进行转录组测序分析差异表达基因。结果与结论:①与对照组比较,缺血缺氧性脑病患者脑脊液上清中单核细胞趋化蛋白1、白细胞介素6、白细胞介素18、白细胞介素1β、干扰素α2、白细胞介素23水平显著增加(P<0.01);②缺血缺氧SH-SY5Y细胞与EPO-MSCs共培养后单核细胞趋化蛋白1、白细胞介素6表达水平明显降低;③蛋白质网络相互作用分析发现单核细胞趋化蛋白1、白细胞介素6相关调控蛋白CXCL1、BGN等显著下调;④转录组测序分析发现EPO-MSCs组SH-SY5Y细胞中促炎基因较NC-MSCs组显著下调,组蛋白修饰的功能富集以及转录因子REST、TET3的表达显著上调;⑤转录组测序与CUT&Tag联合分析发现表观遗传水平变化以及转录因子REST和TET3启动子区域显著激活;⑥成功构建稳定敲低REST的SH-SY5Y细胞,REST mRNA转录水平和蛋白表达均降低;⑦缺血缺氧处理敲低REST的SH-SY5Y细胞与EPO-MSCs共培养后细胞凋亡显著增加、H3K36me3表达显著降低,转录组测序显示炎性相关基因Aldh1l2、Cth等以及凋亡抑制基因Mapk8ip1、Sod2在mRNA转录水平表达降低(P<0.01);⑧结果表明:EPO-MSCs通过分泌组的改变影响H3K4me2的峰度从而激活REST、TET3的表达,上调H3K36me3的修饰水平,进而调控炎性相关基因Aldh1l2、Cth等以及凋亡抑制基因Mapk8ip1、Sod2的表达,促进神经元的存活。

真核生物转录因子与DNA互作的研究方法进展

转录水平的调控是真核生物基因表达中的重要环节,转录因子通过识别特定的DNA序列控制染色质和转录以指导基因表达。论文对研究真核生物转录因子与DNA相互作用的传统方法和新兴技术进行阐述,传统的研究方法包括转录因子结合位点预测、双荧光素酶报告基因系统、电泳迁移率变动分析和染色质免疫共沉淀测序等,其中染色质免疫共沉淀测序是基于生物体内的研究方法,对抗体特异性要求高且试验背景较大,限制了对非模式物种的研究,对此,开发了新兴技术如DNA亲和纯化测序和染色质靶向切割与标签化试验。结合上述方法可有效进行转录因子和DNA互作分析,对研究基因转录调控机制具有重要意义。