公共衛(wèi)生學(xué)院雷立健教授團(tuán)隊(duì)揭示鎘致大鼠腎損傷模 型中 m 6A 修飾圖譜及可能參與通路
4 月 11 日，山西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院雷立健教授課題 組在 Ecotoxicology and Environmental Safety 在線發(fā)表題 為 “ Integrated analysis of transcriptome-wide m 6A methylation in a Cd-induced kidney injury rat model” 的論文。
文章截圖
該研究基于人群研究發(fā)現(xiàn)的重金屬鎘（Cd）暴露致腎功能 損傷的基礎(chǔ)，為了揭示鎘對(duì)腎臟的毒作用機(jī)制，構(gòu)建了鎘致腎 損傷大鼠模型，通過(guò)高通量測(cè)序及生物信息學(xué)分析，揭示了鎘 致大鼠腎損傷中 N6-甲基腺苷（m 6A）的修飾圖譜及該過(guò)程中可能涉及的通路和基因，認(rèn)為 m 6A 修飾可能通過(guò)調(diào)控炎癥和代謝 相關(guān)通路參與氯化鎘誘導(dǎo)腎損傷過(guò)程，從 m 6A 修飾角度為鎘致 腎損傷機(jī)制研究提供了新的思路。
圖 1.圖形摘要
鎘（Cd）是一種有毒的重金屬，被 WHO 國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu) (IARC)確定為 I 類(lèi)致癌物，在環(huán)境中長(zhǎng)期積累和持續(xù)存在，對(duì)人體健康造成威脅。腎臟作為 Cd 的主要蓄積器官極易受到 Cd 的毒性作用，Cd 可導(dǎo)致腎近端小管上皮細(xì)胞混濁和凋亡，腎小球腫脹、增生和腎間質(zhì)炎癥等從而影響腎臟的正常功能 [1]。同時(shí)，越來(lái)越多的證據(jù)表明， m 6A 在腎臟相關(guān)疾病中發(fā)揮著重 要作用 [2, 3]。然而，m 6A 在 Cd 誘導(dǎo)的腎損傷中的具體功能尚不清楚。
本研究采用皮下注射氯化鎘（0.5、1.0、2.0 mg/kg）的 方法構(gòu)建了大鼠腎損傷模型。測(cè)定 m 6A 總體水平和 m 6A 修飾酶（METTL3、METTL14、WTAP、ALKBH5、FTO）的相對(duì)表達(dá)水平， 結(jié)果顯示 1.0 mg/kg 和 2.0mg/kg 處理組總 m 6A 水平顯著高于 對(duì)照組，且與對(duì)照組相比，各暴露組的 METTL3、METTL14、WTAP 和 YTHDF2 均顯著上調(diào)（P > 0.05），見(jiàn)圖 2。
圖 2. CdCl2誘導(dǎo)的腎損傷模型中總 m6A 和 m6A 甲基化酶相對(duì)表達(dá)水平
通過(guò)甲基化RNA免疫共沉淀測(cè)序（MeRIP-seq）分析氯化鎘（2.0 mg/kg）處理組和對(duì)照組中轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)的 m6A 甲基化圖譜，見(jiàn)圖 3。
圖 3. CdCl2處理組和對(duì)照組的 m 6A 甲基化圖譜概述
隨后，對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行 GO 和 KEGG 分析，結(jié)果顯示，在Cd 誘導(dǎo)的腎損傷中，m 6A 修飾位點(diǎn)上調(diào)的基因可能調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，如 IL-17、NOD 受體和 Notch 信號(hào)通路等炎癥相關(guān)通路。且利用基因集富集分析（GSEA）分析了測(cè)序基因的功能富集途徑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)下調(diào)表達(dá)基因與脂肪酸代謝和不飽和脂肪酸的生 物合成有關(guān)。提示炎癥、脂肪代謝相關(guān)通路可能參與Cd 誘導(dǎo)腎損傷過(guò)程，見(jiàn)圖 4、圖 5。
圖 4.聯(lián)合分析 CdCl2暴露組和對(duì)照組的 m 6A 甲基化和 mRNA 的表達(dá)
圖 5. GSEA 分析
此外，還構(gòu)建了蛋白-蛋白相互作用（PPI）網(wǎng)絡(luò)并選擇了 10 個(gè)關(guān)鍵基因(Fos, Hsp90aa1, Gata3, Fcer1g, Cftr, Cspg4, Atf3, Cdkn1a, Ptgs2 和 Npy)，為進(jìn)一步研究鎘致腎損傷可能 機(jī)制提供新思路，見(jiàn)圖 6。
圖 6. PPI 互作網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵基因
雷立健為本論文通訊作者，山西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院碩士研究生李雙婧、周涵為該論文的共同第一作者，山西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院碩士研究生梁宇芬、楊倩、張佳晨、申煒垌參 與了部分工作。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和山西省回國(guó)留 學(xué)人員科研項(xiàng)目資助。
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