大鼠肝再生相关基因表达模式和作用分析

论文摘要

肝脏具有极强的再生能力。部分肝切除、化学或生物因素导致的肝损伤,均可刺激残肝细胞增生以补偿丢失的肝组织,并最终实现肝脏生物功能的恢复。肝再生涉及细胞激活、去分化、细胞增殖及调控、再分化和组织结构功能重建等一系列生理生化活动,其中,细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白等结构和功能的重建必不可少,这些活动涉及很多基因。以往研究多侧重于单个基因在肝再生中的作用,但众多基因对肝再生的综合作用鲜有报道。因此,需要通过高通量、自动化的技术和生物信息学方法全面研究肝再生涉及的细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白等众多基因的表达情况和综合作用。本论文通过检索NCBI、KEGG、RGD、GENMAPP等网站资料,查阅相关文献,综合整理出参与细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白的基因;以大鼠部分肝切除后恢复不同时间的肝组织为材料,用Rat Genome 230 2.0芯片检测细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白等相关基因在大鼠再生肝中表达情况,筛选出与肝再生相关的基因;然后利用生物信息学方法研究上述筛选出的肝再生相关基因的表达动态、表达模式以及作用时间和互作关系,探讨细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白相关基因在肝再生中的作用;随机抽取alb、pklr、prkaa1、trim24,用荧光定量PCR试验检测四个基因在肝再生中mRNA表达变化,并与基因芯片的检测结果相比较。基因的聚类分析及表达模式分析表明,细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白中,参与肝再生的基因不同,其基因的表达模式和时间相关性也不同。基因的表达动态分析表明,上述基因主要在肝再生启动阶段起始表达,在不同时期发挥作用,其中36%基因表达增强,30%基因表达减弱。基因表达的时间相关性分析表明,肝再生中细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白相关基因在肝再生中作用的发挥具有阶段性。分析结果如下:(1)196个与细胞外基质相关的基因中,97个基因与肝再生相关,它们在肝再生中呈现5种表达趋势、6组时间相关性、6种表达模式、1053条关联。(2)558个与细胞连接相关的基因中,256个基因与肝再生相关,它们在肝再生中呈现5种表达趋势、4组时间相关性、23种表达模式、1916条关联。(3)840个与细胞骨架相关的基因中,249个基因与肝再生相关,它们在肝再生中呈现5种表达趋势、4组时间相关性、21种表达模式、1316条关联。(4)326个与细胞迁移相关的基因中,176个基因与肝再生相关,它们在肝再生中呈现5种表达趋势、6组时间相关性、4种表达模式、1749条关联。(5)1898个与膜蛋白相关的基因中,788个基因与肝再生相关,它们在肝再生中呈现5种表达趋势、5组时间相关性、23种表达模式、3921条关联。分析表明,荧光定量PCR检测结果证明,本实验的芯片检测结果可靠;细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白相关基因表达增强,在再生肝组织的结构和功能重建中发挥重要作用。然而,因从基因→mRNA→蛋白质→功能这一系列过程受包括蛋白互作在内的多种因素影响,故还需要从蛋白水平研究上述生物活动中相应蛋白的表达变化及互作关系,以最终揭示肝再生中细胞外基质、细胞连接、细胞骨架、细胞迁移和膜蛋白的作用机制。随着肝再生研究的不断深入,新的问题也相继出现,如目前肝再生调控因子的研究多集中于促进因子,对抑制因子了解的并不多;而且,非特异性促进因子如何对肝再生进行调控,目前有待进行深入研究。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 1 肝再生分子机理研究进展
• 1.1 肝再生模型
• 1.2 肝脏再生进程
• 1.3 肝再生进程调控
• 1.3.1 转录因子
• 1.3.2 细胞因子
• 1.3.3 生长因子
• 2 细胞外基质与肝再生
• 2.1 胶原
• 2.2 纤粘连蛋白
• 2.3 层粘连蛋白
• 2.4 氨基聚糖
• 2.5 蛋白聚糖
• 2.6 弹性蛋白
• 2.7 细胞外基质对细胞周期的调节
• 3 细胞连接与肝再生
• 3.1 紧密连接
• 3.2 粘附连接
• 3.3 粘着斑
• 3.4 间隙连接
• 4 细胞骨架与肝再生
• 4.1 微丝
• 4.2 微管
• 4.3 中间纤维
• 4.4 核纤层
• 4.5 细胞骨架的调控
• 5 细胞迁移与肝再生
• 5.1 细胞迁移过程
• 5.2 细胞迁移的调节
• 6 膜蛋白与肝再生
• 6.1 受体
• 6.2 离子通道
• 参考文献
• 第二部分 研究正文
• 第一章 材料与方法
• 1 材料与方法
• 1.1 再生肝的制备
• 1.2 总RNA提取与纯化
• 1.3 cDNA的合成和纯化
• 1.4 cRNA合成和纯化
• 1.5 cRNA片段化、杂交液配制
• 1.6 芯片杂交、洗脱和扫描
• 1.7 芯片检测参数的获取
• 1.8 芯片检测参数的校正
• 1.9 肝再生相关基因的鉴定
• 1.10 荧光定量PCR
• 2 结果
• 2.1 总RNA和纯化的总RNA
• 2.2 合成的cDNA
• 2.3 合成的cRNA和片断化的cRNA
• 2.4 扫描芯片
• 2.5 荧光定量PCR检测目的基因在大鼠肝再生中的表达变化
• 3 讨论
• 参考文献
• 第二章 细胞外基质相关基因在大鼠肝再生中表达模式和作用分析
• 引言
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 2.1 细胞外基质相关基因在大鼠肝再生中表达变化
• 2.2 细胞外基质相关基因在大鼠肝再生中起始表达及总表达情况
• 2.3 细胞外基质相关基因在大鼠肝再生中表达的相似性和时间相关性
• 2.4 细胞外基质相关基因在大鼠肝再生中表达模式
• 2.5 细胞外基质相关基因在大鼠肝再生中互作关系
• 3 讨论
• 参考文献
• 第三章 细胞连接相关基因在大鼠肝再生中表达模式和作用分析
• 引言
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 2.1 细胞连接相关基因在大鼠肝再生中表达情况
• 2.2 细胞连接相关基因在大鼠肝再生中表达变化
• 2.3 细胞连接相关基因在大鼠肝再生中表达的相似性和时间相关性
• 2.4 细胞连接相关基因在大鼠肝再生中表达模式
• 2.5 细胞连接相关基因在大鼠肝再生中的互作关系
• 3 讨论
• 参考文献
• 第四章 细胞骨架相关基因在大鼠肝再生中表达模式分析和作用分析
• 引言
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 2.1 细胞骨架相关基因在大鼠肝再生中表达变化
• 2.2 细胞骨架相关基因在大鼠肝再生中起始表达及总表达情况
• 2.3 细胞骨架相关基因在大鼠肝再生中表达的相似性和时间相关性
• 2.4 细胞骨架相关基因在大鼠肝再生中表达模式
• 2.5 细胞骨架相关基因在大鼠肝再生中互作关系
• 3 讨论
• 参考文献
• 第五章 细胞迁移相关基因在大鼠肝再生中表达模式和作用分析
• 引言
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 2.1 细胞迁移相关基因在大鼠肝再生中表达变化
• 2.2 细胞迁移相关基因在大鼠肝再生中起始表达及总表达情况
• 2.3 细胞迁移相关基因在大鼠肝再生中表达的相似性和时间相关性
• 2.4 细胞迁移相关基因在大鼠肝再生中表达模式
• 2.5 细胞迁移相关基因在大鼠肝再生中互作关系
• 3 讨论
• 参考文献
• 第六章 膜蛋白相关基因在大鼠肝再生中表达模式分析和作用分析
• 引言
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 2.1 膜蛋白相关基因在大鼠肝再生中表达变化
• 2.2 膜蛋白相关基因在大鼠肝再生中起始表达及总表达情况
• 2.3 膜蛋白相关基因在大鼠肝再生中表达的相似性和时间相关性
• 2.4 膜蛋白相关基因在大鼠肝再生中表达模式
• 2.5 膜蛋白相关基因在肝再生中互作关系
• 3 讨论
• 参考文献
• 第三部分 结论
• 附录1 英文缩略语
• 附录2 主要实验仪器
• 个人简介
• 在攻读博士学位期间参加的科研项目和发表的论文
• 致谢