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        新聞中心

        動物進化適應與瀕危物種保護學科組在低氧適應研究中取得新進展

        2021-06-28  科技處

          脾臟是最大的次級淋巴器官,也是應激性紅細胞生成的主要部位。機體在缺氧過程中會引發紅細胞擴張,而應激性紅細胞生成是適應這一過程的重要機制。缺氧和免疫反應是相互關聯的,炎癥因子又可以觸發紅細胞生成。當前,人們對在缺氧過程中應激性紅細胞生成的潛在機制和脾臟免疫反應的理解并不充分,對缺氧期間基因表達的整體變化尚未得到充分研究。這項研究中,研究者通過采用時間序列轉錄組對缺氧暴露第0、1、3、5、7 和 13 天的小鼠脾臟進行研究,探索缺氧期間小鼠脾臟的轉錄變化,挖掘調節應激紅細胞生成的關鍵轉錄因子。

          形態學分析結果顯示,缺氧暴露第3天脾臟指數和紅系祖細胞增殖顯著增加。脾臟通過擴大紅髓以產生更多的紅細胞來克服缺氧。轉錄組測序結果顯示基因的整體表達隨著缺氧暴露的增加而降低。通過WGCNA分析,結合STRING數據庫以及Cytoscape挖掘發現Gata1、Tal1 和 Klf1 是維持細胞增殖和應激紅細胞生成的關鍵轉錄因子?;虮磉_模式和GSEA分析均顯示免疫反應相關基因受到了抑制。CIBERSORT分析預測脾臟在不同時間點紅系終末分化細胞以及免疫細胞的比例,發現缺氧期間原紅細胞迅速消耗,晚幼紅細胞相對比例與外周血紅細胞數目分布變化相一致。預測脾臟中免疫細胞時發現,NK細胞的比例在低氧暴露期間減少。這些發現擴展了人們對缺氧期間脾臟轉錄變化的認識,豐富了人們對物種低氧期間應激造血的認識。

          研究以Exposure to hypoxia causes stress erythropoiesis and downregulates immune response genes in spleen of mice為題近期發表于生物學Top期刊BMC Genomics。博士研究生汪海靜為論文的第一作者,張同作研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學院-青海省人民政府三江源國家公園聯合研究專項和第二次青藏高原綜合科學考察研究項目資助。學科組依托中科院高原生物適應與進化重點實驗室和青海省動物生態基因組學重點實驗室。

          論文鏈接:https://doi.org/10.1186/s12864-021-07731-x 

        圖1 應激紅細胞生成過程中的關鍵轉錄因子
        a. cytoHubba 挖掘關鍵轉錄因子;b. ChEA3 數據庫預測Gata1, Tal1 和 Klf1三個轉錄因子相互調節;c. CIBERSORT預測脾臟在不同時間點原紅細胞、早幼紅細胞、中幼紅細胞、晚幼紅細胞相對比例。

        圖2 低氧期間脾臟免疫反應相關基因表達變化
        a. GSEA分析發現低氧第三天免疫反應受到抑制;b. CIBERSORT預測脾臟在不同時間點免疫細胞比例。

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