ERCC1、SYK、GNAS在急性缺血性脑卒中中的生物信息学分析及机制验证

急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke, AIS)的核心病理生理特征为脑血流急性中断导致的局部脑组织缺血缺氧和神经元损伤, ERCC1、SYK和GNAS分别参与DNA损伤修复、免疫炎症应答及G蛋白信号转导, 均与AIS病理过程密切关联, 但三者在AIS中的协同表达特征及整合调控机制尚不清楚。该研究通过整合GEO数据库(GSE37587、GSE140275)及GeneCards数据库中的AIS患者基因表达谱数据, 采用生物信息学方法筛选差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs), 并进行GO/KEGG通路富集分析、免疫细胞浸润分析及多层级调控网络构建, 同时结合GTEx数据库探讨目标基因与血栓相关分子标志物的相关性, 进一步通过建立大鼠大脑中动脉闭塞(MCAO)模型, 开展体内实验对上述生信分析结果进行验证。结果共鉴定出14个AIS相关关键DEGs, GO/KEGG分析显示,这些基因主要参与DNA损伤修复、免疫调控及G蛋白偶联信号通路等生物学过程。TIMER数据库分析显示, 3个目标基因ERCC1、SYK及GNAS与免疫浸润程度呈显著相关性(P<0.05); GTEx分析进一步提示其与多种血栓形成相关分子标志物存在调控关系。多层级网络分析识别出靶向ERCC1/GNAS的转录因子5个(MXD3、KLF9、DPF2、MAZ、ATF1)、靶向GNAS/SYK的转录因子3个(KLF4、SUZ12、EZH2), 以 及 同 时 靶 向ERCC1、SYK和GNAS的miRNA 6个(hsa-miR-7-5p、hsa-miR-15a-5p、hsa-miR-18a-5p、hsa-miR-218-5p、hsa-let-7a-5p、hsa-let-7b-5p); 蛋白互作分析显示UBC为三者唯一共同互作蛋白, CALM1为SYK与GNAS共同互作蛋白。动物实验显示, 与对照组相比, MCAO模型组大鼠在手术后24 h神经功能缺损评分明显升高, 脑梗死体积显著增加(P<0.001), HE染色可见典型的缺血性病理改变(神经元空泡变性、炎性浸润)。Western blot结果显示, 与对照组相比, 模型组大鼠脑组织中ERCC1、SYK及GNAS蛋白表达水平均显著升高(P<0.001)。以上结果表明, ERCC1、SYK和GNAS在AIS中协同上调, 三者通过调控免疫炎症、DNA修复及血管稳态等机制参与AIS的病理生理过程。

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