背景:骨质疏松症可归因于成骨细胞骨形成和破骨细胞骨吸收之间的不平衡.成骨细胞是骨形成的基础,对于骨骼的生长和维持必不可少,成骨细胞功能的紊乱会导致骨骼生长发育不良和骨质疏松症.然而目前对于成骨细胞成骨分化过程中的关键基因仍不清楚.目的:使用生物信息学鉴定MC3T3-E1细胞成骨分化过程中的关键基因及其上游miRNA,并验证其对MC3T3-E1细胞成骨分化和增殖的影响.方法:从基因表达综合数据库(GEO)下载基因表达谱GSE46400成骨诱导数据,使用R语言limma包获得差异表达基因.利用DAVID数据库对DEGs进行了基因本体论(GO)和京都基因和基因组百科全书(KEGG)分析.通过STRING网站建立蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络并利用CytoHubba插件筛选网络中的重要模块,以鉴定其中的关键基因.培养MC3T3-E1细胞并分别转染siRNA和miRNA,转染72 h后进行实时荧光定量PCR检测前列腺素内过氧化物合成酶(prostaglandin-endoperoxide synthase,Ptgs)2和骨化相关水平变化,转染72 h后进行Western Blot检测PTGS2蛋白水平变化;转染14 d后进行碱性磷酸酶定量检测;转染21 d后进行茜素红染色及定量检测.结果 与结论:①筛选出差异表达基因229个,其中114个基因表达上调,115个基因表达下调.富集在骨矿化生物学过程的5个基因:Mmp13,Ibsp,Gpnmb,Ptgs2及Aspn均为显著高表达.进一步使用CytoHubba鉴别高表达差异基因中的核心模块中只有Ptgs2参与骨矿化生物学过程,即定义Ptgs2为成骨分化过程的关键基因.②通过Targetscan对Ptgs2上游miRNA进行预测,发现mmu-miR-107-3p可以靶向调控Ptgs2.③在MC3T3-E1细胞中敲减Ptgs2后可以显著抑制细胞增殖和成骨分化(P<0.05);在转染mmu-miR-107-3p后,细胞的增殖和成骨分化同样被抑制.④双荧光素酶报告基因结果显示mmu-miR-107-3p可以直接靶向抑制Ptgs2的转录(P<0.05).⑤mmu-miR-107-3p可以通过靶向Ptgs2进而抑制MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化,Ptgs2可能是MC3T3-E1细胞成骨分化过程中的关键基因.

生物信息学;差异表达基因;MC3T3-E1前成骨细胞;前列腺素内过氧化物合成酶2;mmu-miR-107-3p;成骨分化;增殖

罗鸣然;范文豪;李鑫;周鹏;吴泽睿;袁峰

徐州医科大学第一临床医学院,江苏省徐州市 221006;徐州医科大学附属医院骨科,江苏省徐州市 221006

中国组织工程研究

[1]罗鸣然;范文豪;李鑫;周鹏;吴泽睿;袁峰-.靶向调控前列腺素内过氧化物合成酶2基因抑制MC3T3-E1细胞的增殖和成骨分化)[J].中国组织工程研究,2022(12):1888-1893

GSE46400,Ptgs,Ibsp,Aspn

靶向调控,前列腺素,合成酶,基因抑制,MC3T3,E1,细胞的增殖,成骨分化,骨质疏松症,归因于,骨形成,破骨细胞,骨吸收,细胞功能,骨骼生长,生长发育不良,关键基因,生物信息学鉴定,miRNA,基因表达综合数据库,GEO,下载,基因表达谱,成骨诱导,导数,limma,差异表达基因,DAVID,DEGs,基因本体论,京都基因和基因组百科全书,STRING,网站建立,蛋白相互作用,PPI,CytoHubba,插件,转染,siRNA,prostaglandin,endoperoxide,synthase,骨化,关水,水平变化,Blot,PTGS2,碱性磷酸酶,定量检测,茜素红,出差,骨矿化,生物学过程,Mmp13,Gpnmb,Ptgs2,表达差异,差异基因,核心模块,Targetscan,mmu,3p,敲减,抑制细胞增殖,双荧光素酶报告基因,靶向抑制,前成骨细胞

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