幼羊和成年羊颅骨缝线处硬脑膜组织中差异表达基因的筛选及其生物学功能分析

【摘要】：目的 通过生物信息学方法寻找幼羊和成年羊颅骨缝线处硬脑膜差异表达的基因,分析影响颅骨生长的基因及其对应的信号通路。方法 取6只51日龄幼羊和6只12月龄成年羊顶额缝及矢状缝处硬脑膜标本,进行基因测序。以成年羊为对照组,幼羊为实验组,对结果行表达差异性分析,对差异表达的基因行GO富集分析,再对影响颅骨生长的上调及下调基因集分别行KEGG信号通路富集分析。取冻存的幼羊和成年羊硬脑膜组织,采用荧光定量PCR方法对差异表达最高的前10位基因进行验证。结果 与成年羊相比,幼羊硬脑膜组织中的差异表达基因共765个,其中上调基因417个,下调基因348个。对幼羊与成年羊硬脑膜组织中差异表达上调基因富集后可见骨的矿化这一富集功能,对差异表达下调基因集富集后可见骨的矿化正向调节这一富集功能。在上调基因中,骨的矿化包含15个基因,分别为ENPP1、HIF1A、IBSP、MMP-13、PTN、OMD、COL1A2、BGLAP、FBN2、ASPN、TMEM119、RFLNB、PHOSPHO1、LOX、ISG15;在下调基因中,骨的矿化正向调节包含5个基因,分别为ISG15、OSR1、BMP-4、BMP-6、BMP-7。KEGG信号通路分析显示,骨的矿化相关基因主要涉及PI3K/Akt信号通路,骨的矿化正向调节相关基因主要涉及TGF-β信号通路。在上调基因中选取上调最多的前6位基因COL1A2、MMP13、PHOSPHO1、IBSP、OMD、PTN和下调基因中下调最多的前2位基因BMP4、BMP6进行荧光定量PCR检测,结果显示同一缝线处幼羊和成年羊上述差异基因表达差异均有统计学意义(P均0. 05)。结论 生物信息学分析显示,幼羊和成年羊颅骨缝线处硬脑膜组织中存在大量差异表达的基因,涉及骨的矿化和骨的矿化调节;骨的矿化基因可能通过PI3K/Akt信号通路来促进颅骨的生长,骨形态蛋白基因可能通过TGF-β信号通路来调控缝线的闭合。