摘要：
文題釋義：
前列腺素內過氧化物合成酶2：前列腺素內過氧化物合成酶(prostaglandin-endoperoxide synthase，Ptgs)基因編碼為環氧合酶(cyclooxygenase，COX)蛋白，COX分為COX1和COX2兩型，COX2是催化花生四烯酸合成前列腺素的關鍵限速酶。
miRNA：miRNA是一種18-25個核苷酸長的非編碼RNA，透過識別同源序列來調控轉錄、翻譯和表觀遺傳過程。
MC3T3-E1細胞：具有自我更新和分化為成骨細胞的能力，並被用作體外研究成骨過程的模型。
背景：骨質疏鬆症可歸因於成骨細胞骨形成和破骨細胞骨吸收之間的不平衡。成骨細胞是骨形成的基礎，對於骨骼的生長和維持必不可少，成骨細胞功能的紊亂會導致骨骼生長髮育不良和骨質疏鬆症。然而目前對於成骨細胞成骨分化過程中的關鍵基因仍不清楚。
目的：使用生物資訊學鑑定MC3T3-E1細胞成骨分化過程中的關鍵基因及其上游miRNA，並驗證其對MC3T3-E1細胞成骨分化和增殖的影響。
方法：從基因表達綜合資料庫(GEO)下載基因表達譜GSE46400成骨誘導資料，使用R語言limma包獲得差異表達基因。利用DAVID資料庫對DEGs進行了基因本體論(GO)和京都基因和基因組百科全書(KEGG)分析。透過STRING網站建立蛋白-蛋白相互作用(PPI)網路並利用CytoHubba外掛篩選網路中的重要模組，以鑑定其中的關鍵基因。培養MC3T3-E1細胞並分別轉染siRNA和miRNA，轉染72 h後進行實時熒光定量PCR檢測前列腺素內過氧化物合成酶(prostaglandin-endoperoxide synthase，Ptgs)2和骨化相關水平變化，轉染72 h後進行Western Blot檢測PTGS2蛋白水平變化；轉染14 d後進行鹼性磷酸酶定量檢測；轉染21 d後進行茜素紅染色及定量檢測。
結果與結論：①篩選出差異表達基因229個，其中114個基因表達上調，115個基因表達下調。富集在骨礦化生物學過程的5個基因：Mmp13，Ibsp，Gpnmb，Ptgs2及Aspn均為顯著高表達。進一步使用CytoHubba鑑別高表達差異基因中的核心模組中只有Ptgs2參與骨礦化生物學過程，即定義Ptgs2為成骨分化過程的關鍵基因。②透過Targetscan對Ptgs2上游miRNA進行預測，發現mmu-miR-107-3p可以靶向調控Ptgs2。③在MC3T3-E1細胞中敲減Ptgs2後可以顯著抑制細胞增殖和成骨分化(P < 0.05)；在轉染mmu-miR-107-3p後，細胞的增殖和成骨分化同樣被抑制。④雙熒光素酶報告基因結果顯示mmu-miR-107-3p可以直接靶向抑制Ptgs2的轉錄(P < 0.05)。⑤mmu-miR-107-3p可以透過靶向Ptgs2進而抑制MC3T3-E1細胞的增殖和成骨分化，Ptgs2可能是MC3T3-E1細胞成骨分化過程中的關鍵基因。
縮略語：前列腺素內過氧化物合成酶：prostaglandin-endoperoxide synthase，Ptgs
https://orcid.org/0000-0002-5346-3266 (羅鳴然)
中國組織工程研究雜誌出版內容重點：人工關節；骨植入物；脊柱；骨折；內固定；數字化骨科；組織工程
關鍵詞: 生物資訊學, 差異表達基因, MC3T3-E1前成骨細胞, 前列腺素內過氧化物合成酶2, mmu-miR-107-3p, 成骨分化, 增殖
引用本文: 羅鳴然, 範文豪, 李 鑫, 周 鵬, 吳澤睿, 袁 峰. 靶向調控前列腺素內過氧化物合成酶2基因抑制MC3T3-E1細胞的增殖和成骨分化[J]. 中國組織工程研究, 2022, 26(12): 1888-1893.
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