基于生物信息学方法分析氟化物对成釉细胞毒性作用的分子机制

作者：刘厚美; 白国辉; 陈彬; 李运航; 刘霞; 黄婷; 田源^*

来源：中华地方病学杂志, 2022, 41(08): 619-625.

• 氟
• 成釉细胞
• 差异表达基因
• 生物信息学

目的探讨氟化物对成釉细胞毒性作用的分子机制。方法取小鼠成釉细胞株(LS8细胞), 根据氟化钠(NaF)终浓度分为对照组(0.0 mmol/L NaF)和染氟组(1.6 mmol/L NaF)。对两组细胞进行转录组测序, 筛选差异表达基因(DEGs), 对DEGs进行基因本体(GO)分析及基因集富集分析(GSEA)。采用STRING数据库构建DEGs的蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络, 使用Cytoscape 3.8.0软件对PPI网络进行可视化, 筛选关键模块和关键基因。同时, 使用实时荧光定量PCR检测关键基因mRNA表达水平, 并通过基因表达数据库(GEO数据库)对关键基因进行验证。结果染氟组与对照组比较, 共有709个DEGs, 其中上调基因223个, 下调基因486个。DEGs的GO分析主要涉及受体配体活性、细胞黏附分子结合、细胞外基质结构成分等分子功能, 细胞外基质胶原蛋白、受体复合物、膜筏等细胞组分, 外部封装结构组织、细胞外结构组织、细胞外基质组织等生物学过程。全基因集的GSEA发现, 白细胞介素-17(IL-17)信号通路、真核生物中的核糖体生物发生、核因子κB(NF-κB)信号通路处于激活状态, 脂肪酸降解、丙酮酸代谢、脂肪酸代谢处于抑制状态。构建PPI网络后, 得到3个关键模块和4个关键基因[Ⅰ型胶原α1(Col1a1)、Ⅰ型胶原α2(Col1a2)、Ⅴ型胶原α1(Col5a1)和纤维蛋白原-1(Fbn1)]。与对照组比较, 染氟组LS8细胞Col1a1、Col1a2、Col5a1、Fbn1 mRNA表达水平均较低(P均< 0.05), 与GEO数据库中基因表达变化趋势一致。结论利用生物信息学方法筛选得到的关键基因Col1a1、Col1a2、Col5a1、Fbn1及IL-17、NF-κB信号通路可能与氟化物对成釉细胞的毒性作用密切相关。

• 单位
  第一临床学院; 遵义医科大学