基于加权基因共表达网络分析探索射血分数保留的心力衰竭中微RNA功能模块和分子调控网络

目的通过生物信息学方法探索射血分数保留的心力衰竭(HFpEF)潜在的生物标志物和治疗靶点。方法使用NCBI-GEO数据库检索获得GSE53437高通量测序数据进行分析。通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)获取与HFpEF密切相关的基因模块和核心微RNA(miRNA),利用miRNet数据库预测核心miRNA的靶向mRNA。应用R语言“clusterProfiler”程序包对靶基因进行KEGG通路和基因本体论(GO)富集分析。最后采用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络和miRNA-mRNA基因网络。结果在基因模块与疾病相关性分析中,棕色模块与HFpEF的相关系数(r)绝对值为0.37,P值为3e-4,具有最高的正相关性。各基因模块的基因显著性(GS)分布显示,棕色模块具有最高的GS值。模块内分析显示,棕色模块的模块相关性(MM)与GS之间密切相关(r=0.61,P值为7e-52)。以MM>0.85且GS>0.40为条件,共筛选出17个与HFpEF高度相关的核心miRNA。应用miRNet数据库预测到1578个靶向mRNA。GO注释分析结果显示,该组基因参与的生物学过程包括造血调控、T细胞激活和细胞组分大小调控等,涉及的细胞成分包括转录调控复合物、运输囊泡、早期内体等的构成,分子功能主要富集在DNA结合转录抑制因子活性/RNA聚合酶Ⅱ特异性、泛素蛋白连接酶结合和生长因子活性等方面。KEGG通路分析结果显示,该组基因主要富集于Hippo信号通路、ErbB信号通路、TNF-α信号通路、Ras信号通路等。miRNA-mRNA基因网络分析显示,miRNA-3188与UBA52、HDAC2、PSMF1和SUFU相互作用,miRNA-3909与HDAC2、PSMF1、SUFU和RELA相互作用,miRNA-762与PSMF1、SUFU和RELA相互作用,miRNA548b-3p与UBA52、HDAC2和PSMF1相互作用,miRNA-3198与UBA52、PSMF1、SUFU和RELA相互作用。结论本研究可能有助于阐释HFpEF的分子机制,为识别HFpEF的生物标志物及潜在治疗靶点奠定新的理论依据。

针灸调控结肠炎相关性结肠癌大鼠结肠肿瘤增殖相关的circRNA表达谱的研究

目的探索针灸对结肠炎相关性结肠癌(colitis-associated colorectal cancer,CAC)大鼠结肠环状RNA(circular RNA,circRNA)表达谱的影响,阐释针灸调控CAC肿瘤细胞增殖相关的circRNA的可能机制。方法将SD雄性大鼠随机分为正常组、模型组、隔药灸组和电针组,采用氧化偶氮甲烷和葡聚糖硫酸钠溶液诱导CAC大鼠模型,造模成功后,隔药灸组和电针组在天枢和气海穴分别进行相应干预,每连续6次治疗间隔1次,持续4周。观察大鼠结肠肿瘤负荷情况,采用HE染色法观察大鼠结肠组织病理学变化并评分,采用circRNA-seq高通量测序检测大鼠结肠组织circRNA表达谱,筛选出针灸调控与CAC肿瘤增殖相关的circRNAs并采用qRT-PCR法进行验证,通过生物信息学分析,对CAC肿瘤增殖相关性circRNAs进行功能分析。结果与正常组比较,模型组大鼠肿瘤数量、肿瘤直径、肿瘤负荷量显著增加(P<0.01),结肠组织损伤严重,可见不同程度的异型增生且组织病理学评分升高(P<0.01);与模型组比较,隔药灸组、电针组大鼠肿瘤数量、肿瘤直径、肿瘤负荷量显著降低(P<0.01),大鼠结肠黏膜可见炎症性改变,组织结构基本清晰,组织病理学评分显著降低(P<0.01)。与正常组比较,模型组大鼠结肠组织有158个可能与肿瘤增殖相关的差异表达circRNAs,隔药灸干预CAC肿瘤增殖相关的关键circRNAs有23个,电针干预CAC肿瘤增殖相关的关键circRNAs有30个,隔药灸与电针共同干预的CAC肿瘤增殖相关circRNAs有10个,其中rno_circ:chr10:3301041-3304937和rno_circ:chr6:93404013-93407172的表达经验证符合测序结果(P<0.05)。结论CAC大鼠结肠组织circRNA表达谱异常,隔药灸和电针均能抑制AOM-DSS诱导的CAC大鼠结肠肿瘤增殖,影响与CAC大鼠肿瘤增殖相关性circRNA表达谱,而上调rno_circ:chr10:3301041-3304937并下调rno_circ:chr6:93404013-93407172可能是抑制CAC大鼠结肠肿瘤增殖的关键机制之一。

肿瘤中环状RNA泛素结合相关蛋白2的表达及调控作用研究进展

泛素结合相关蛋白2(UBAP2)是一种新发现的环状RNA,其在诸多人类肿瘤中异常表达并能参与调控肿瘤恶性生物学行为进程如肿瘤细胞的增殖、侵袭转移、抗凋亡和上皮间质转化等。环状RNA UBAP2(circ-UBAP2)的异常表达也与肿瘤的淋巴结转移、TNM分期、微血管浸润等病理特征有关;并且circ-UBAP2与环状RNA临床应用的研究热点如调控肿瘤细胞自噬、诱导细胞放疗和化疗耐受等也紧密相关。本文就circ-UBAP2在肿瘤中的表达、生物学作用及调控机制进行综述。

哺乳动物细胞中mRNA起始密码子附近的发夹元件对基因表达的调控

本文开发了一种位于起始密码子附近的发夹元件以在哺乳动物细胞中调节mRNA的表达水平.研究了发夹元件的热力学稳定性、GC含量、与5'帽的距离等参数对mRNA表达的影响.此外,隐藏在发夹元件内的起始密码子和上游开放阅读框也会削弱mRNA的翻译起始.证明了此简单的工程化发夹结构可以有效地用于可控的mRNA翻译调控,有利于在不同类型哺乳动物细胞中实现可预测的基因调控.

非编码长链RNA与基因表达调控

近年来,在小鼠全长cDNA文库大规模测序中发现一类新的转录物——非编码长链RNA(long noncoding RNA,lncRNA),引起了科学界的关注.lncRNA长度大于200个核苷酸,无蛋白质编码功能,在真核细胞基因组中被普遍转录.lncRNA种类繁多,数量庞大,占哺乳动物基因组转录物的绝大部分.相对于研究较多的非编码小RNA,lncRNA的功能目前尚不完全清楚.但越来越多的研究发现,lncRNA在多个水平调控基因的表达,在胚胎发育、物种进化、细胞分化和某些疾病如神经退行性疾病及肿瘤的发生过程中起着重要作用.本文在简要介绍lncRNA基本概念的基础上,结合当前研究成果,就lncRNA在转录水平、转录后水平和表观遗传水平调控基因表达的机制作一综述.

竞争性内源RNA：一种全新的基因表达调控模式

竞争性内源RNA(ceRNA)假说是一种全新的基因表达调控模式:mRNA、假基因转录物和长链非编码RNA等转录物通过microRNA应答元件竞争结合相同的microRNA来调控各自的表达水平,从而影响细胞的功能.迄今为止,多家实验室已从生物信息学、细胞生物学和动物实验等层面验证了该假说.本文追溯了ceRNA假说提出的历程,讨论了ceRNA调控网络的影响因素,并提出了一些有待进一步完善的内容.ceRNA假说大大拓展了人类基因组中功能遗传信息的范畴,也为解析一些人类疾病发生的机制提供了新线索.

POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA的筛选、靶基因预测和生物信息学分析及其调控机制探讨

目的采用生物信息学方法分析术后认知功能障碍(POCD)小鼠海马组织中差异表达miRNA(DEMs)及其靶基因(DEGs),并构建POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA-mRNA的调控网络图,探讨其机制。方法在GEO数据库中搜索下载POCD小鼠海马组织与正常小鼠海马组织基因表达谱芯片数据GSE95070,采用R软件lim⁃ma函数包筛选出差异表达的miRNA,即DEMs。将DEMs分别输入到miRTarBase、TargetScan、miRDB数据库中,三个数据库中皆存在的靶基因为差异表达的DEMs靶基因,即DEGs。使用R软件中的ggplot2、enrichplot函数包对DEGs进行了基因本体(GO)功能富集分析和KEGG信号通路分析。通过STRING在线工具构建DEGs蛋白互作网络(PPI),将蛋白间相互作用得分>0.4的节点输入到可视化工具Cytoscape软件中,利用cytoHubba插件筛选出节点度值排名前10的节点,即为可能参与小鼠POCD发生发展的枢纽基因。选取枢纽基因及其相应的DEMs,利用Cyto⁃scape软件构建POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA-mRNA调控网络图。结果共筛选出19个显著差异表达的DEMs,得到448个DEGs。GO功能富集分析结果显示,DEGs在DNA结合的转录因子激活活性、特异性RNA聚合酶Ⅱ、微小GTP酶结合等分子功能中显著富集,在树突的形成以及调节、促进神经胶质细胞的增殖等生物学过程中显著富集,在突触膜的有机组成成分、细胞边缘以及囊泡运输等细胞组分中显著富集。KEGG信号通路分析结果显示,DEGs在Cushing综合征相关通路、cGMP-PKG信号通路、Hepatitis C信号通路、Apelin信号通路等通路中显著富集。小鼠POCD发生发展的10个枢纽基因分别为Gsk3β、Igf1、Cd34、Ubxn7、Smad2、Smarca4、Stat1、Grb2、Sin3a、Ncam1,相应的6个DEMs分别为mmu-miR-362-3p、mmu-miR-3065-5p、mmu-miR-592-3p、mmu-miR-28a-3p、mmu-miR-181c-5p、mmu-miR-351-5p,成功构建了POCD小鼠海马组织中差异表达miRNA-mRNA调控网络图,其中mmu-miR-362-3p调控Gsk3β的关系对、mmu-miR-3065-5p调控Igf1的关系对在调控网络中节点度最高。结论与正常小鼠海马组织相比,POCD小鼠海马组织中有19个差异表达的DEMs和448个DEGs;DEGs与树突的形成以及调节等有关,参与介导Cushing综合征相关通路、cGMP-PKG信号通路等。mmu-miR-362-3p、mmu-miR-3065-5p等差异表达的miRNA可能是通过调节Gsk3β、Igf1等靶基因的表达,影响POCD的发生发展。

一种简单有效的T7 RNA聚合酶调控的植物基因表达系统

T7 RNA聚合酶在原核系统的基因表达与调控中起重要作用。将T7 RNA聚合酶基因的5’端与来自SV40大T抗原基因的核定位信号编码序列融合在一起,利用rolC启动子控制修饰的T7 RNA聚合酶基因,与Φ10启动子控制的β-葡萄糖醛酸酶基因串联在一起,构建了植物表达载体,通过基因枪介导法转化了烟草叶片。结果表明,这一表达系统能够增加β-葡萄糖醛酸酶基因的瞬时表达,这为提高外源基因在转基因植物中的高效表达提供了新的工具。

转录因子与microRNA在基因表达调控中的功能联系及差异

转录因子和微RNA(microRNA)是最大的两类反式作用因子,它们是基因表达调控的重要调控因子.它们协调发挥调控作用,精细调控基因的表达,在细胞分化和动物生长发育过程中发挥重要的作用.随着对转录因子和microRNA研究的深入,人们发现转录因子和microRNA在基因表达调控网络中关系紧密,它们的分子作用机制有许多相似之处,两者都通过各自的顺式作用元件调控基因表达,且作用的方式类似.但转录因子和microRNA也存在不同之处,转录因子既可以激活基因表达,也可抑制基因表达,而microRNA主要是抑制基因表达.另外,转录因子调控区的复杂性一般高于microRNA的调控区域.本文综述了转录因子和microRNA的异同点,并提出了未来转录因子和microRNA的研究方向.

甲型流感病毒A/WSN/1933(H1N1)感染A549细胞的circRNA表达谱分析与鉴定

环状RNA(circRNA)已被证明在众多生物过程中起着重要的调控作用,而circRNA在甲型流感病毒(IAV)复制过程中的功能尚不清楚。本研究旨在利用高通量测序分析IAV感染A549细胞后的circRNA表达谱变化来挖掘能够影响病毒复制的circRNAs并对其进行初步功能鉴定。利用测序结果,对全部circRNAs进行特征分析、差异表达筛选;对差异circRNAs进行GO分析、KEGG分析;对候选circRNAs进行qPCR、RT-PCR验证及Sanger测序鉴定,并通过空斑试验确定影响病毒复制的circRNAs。结果:本试验共筛选到11 630条差异表达circRNAs,对其中6条circRNA进行了鉴定,最终确定novel_circ_007428具有抗病毒作用。本研究对甲型流感病毒感染A549细胞后的circRNA表达谱进行了分析与鉴定,为进一步研究circRNA在流感病毒感染中发挥的调控作用奠定了基础。

环状RNA在结直肠癌中的潜在价值

在全球范围内,结直肠癌(CRC)是第三大最常见的癌症,也是癌症相关死亡的第二大原因。环状RNA(CircRNAs)是一种具有共价闭合结构的单链RNA,高度稳定、保守,在各种器官和组织中大量表达。本文便通过对环状RNA在结直肠癌中的潜在价值的分析,找出circRNA差异表达。方法 本次论题通过采集鄂尔多斯市中心医院普外科行手术治疗的11对结直肠癌患者癌组织及癌旁组织(距离肿瘤部位约5-10cm处),收集标本来源患者的年龄、性别、病理等相关信息。本研究使用DNBSEQ平台进行二代高通量测序,并对原始测序数据资料进行筛选和质控,鉴定出在癌与癌旁组织中差异表达的circRNA。结果 通过DNBSEQ平台二代高通量测序测序,共识别出138330个circRNAs表达差异基因主要在高CEA组及低CEA组中,在此组中通过测序数据得知在此组中共有表达差异基因12900个,其中表达上调基因8058个,表达下调基因4842,进一步对上述数据按circRNA进行差异分析得出在上述数据中共有两个circRNA表达存在显著差异,分别为:hsa_circ_0051905及hsa_circ_0066423此两个基因表达结果均为表达上调。结论 首先本研究发现基因hsa_circ_0051905及hsa_circ_0066423是之前从未有过报道基因,且两个基因在本次测序主要与CEA关系密切,影响CEA的表达量,在高CEA组中显著表达,其次分析两个基因主要通过胰岛素分泌通路影响CEA表达量,最后此基因潜在价值巨大目前尚未完全被人熟知,有望将来进一步研究成为新的肿瘤标记物协同肿瘤标记物CEA进一步为诊断结直肠癌提供新方向。

植物来源的miRNA在哺乳动物系统中的调控

微小RNA(miRNA)是一类长度为21~24 bp的小型的非编码RNA分子,广泛分布于不同生物体内,充当基因表达的关键调控者。特别是,植物来源的miRNA已被证明在哺乳动物的循环和系统中一定的稳定性,并且能够对哺乳动物的基因进行调控。然而,在此领域中仍然存在争议,尤其是关于植物来源的miRNA在哺乳动物系统中的稳定性以及含量。

环状RNA在创伤性脑损伤领域的研究进展

环状RNA是一类具有内源性和保守性的非编码RNA,近年来因其在许多疾病的诊断和治疗中的作用而受到广泛关注。大量研究表明,环状RNA在大脑发育中发挥重要作用,并参与许多中枢神经系统疾病的发生发展,特别是急性中枢神经系统损伤。创伤性脑损伤的高致残率和高死亡率不仅给患者带来巨大的身心痛苦,还对家庭和社会造成了沉重的经济负担。环状RNA可通过调控微RNA、Notch1等分子和途径改善大脑认知功能、促进血管生成、抑制细胞凋亡、调节自噬和保护血脑屏障。本文就环状RNA在创伤性脑损伤领域的研究进展作一综述,并展望环状RNA在大脑中的特性和作用的基础上,可能为创伤性脑损伤的治疗提供新的靶点。

RNAa基因表达调控模式

RNA干扰（RNA interference,RNAi）是生物体内普遍存在的一种基因表达调控机制。1998年,Fire等[1]以秀丽隐杆线虫为研究对象,第一次在实验室中揭示了基因沉默现象,并指出诱导这种作用的是一种含有21～25个核苷酸的小干扰RNA（short interfering RNAs，siRNAs）。因这一发现，Fire等被授予了2006年诺贝尔生理学或医学奖。

反义RNA基因表达调控系统

本文概述了原核生物和真核生物反义RNA的研究进展,介绍了细胞内天然反义RNA基因表达调控系统及其可能的调控机制。

参与调控意大利蜜蜂工蜂中肠基因表达的东方蜜蜂微孢子虫miRNA的组学解析及其调控网络

【目的】本研究结合前期已获得的miRNA和mRNA组学数据对东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)靶向意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠的mRNA和差异表达mRNA(differentially expressed mRNA,DEmRNA)进行生物信息学预测、数据库注释和调控网络分析,旨在解析东方蜜蜂微孢子虫对意大利蜜蜂工蜂中肠的基因表达调控。【方法】比较东方蜜蜂微孢子虫感染7 d(AmT1)和10 d(AmT2)的意大利蜜蜂工蜂中肠和未感染中肠(分别为AmCK1和AmCK2)的mRNA数据,筛选意大利蜜蜂工蜂的显著性DEmRNA;通过比较侵染AmT1和AmT2的东方蜜蜂微孢子虫(分别为NcT1和NcT2)和东方蜜蜂微孢子虫纯净孢子(NcCK)的miRNA数据筛选出东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA。利用TargetFinder软件预测东方蜜蜂微孢子虫DEmiRNA靶向的意大利蜜蜂工蜂中肠DEmRNA。利用相关生物信息学工具对上述意大利蜜蜂工蜂中肠靶DEmRNA进行GO和KEGG数据库注释。根据KEGG数据库注释信息筛选出意大利蜜蜂工蜂中肠免疫防御和能量代谢通路相关DEmRNA,并构建和分析上述DEmRNA与相应的东方蜜蜂微孢子虫DEmiRNA之间的调控网络。【结果】NcCK vs NcT1比较组中东方蜜蜂微孢子虫的77条显著上调miRNA和52条显著下调miRNA可分别靶向AmCK1 vs AmT1比较组中意大利蜜蜂工蜂中肠的118条显著下调mRNA和135条显著上调mRNA,这些mRNA可分别注释到31和25个GO条目,以及113和107条KEGG通路。NcCK vs NcT2比较组中东方蜜蜂微孢子虫的52条显著上调miRNA和49条显著下调miRNA可分别靶向AmCK2 vs AmT2比较组中意大利蜜蜂工蜂中肠的97条显著下调mRNA和210条显著上调mRNA,这些mRNA可分别注释到27和30个GO条目以及97和127条KEGG通路。NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中的11条共同显著上调miRNA和19条共同显著下调miRNA分别靶向AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组的6条共同显著下调和14条共同显著上调mRNA,可分别注释到7和10个GO条目以及0和9条KEGG通路。NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA可靶向AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组中意大利蜜蜂工蜂中肠的氧化磷酸化和硫代谢等能量代谢通路相关DEmRNA,以及胞吞作用、黑色素生成、溶酶体、自噬、Toll样受体信号通路、细胞凋亡、Ras信号通路、泛素介导的蛋白水解和MAPK信号通路等免疫防御通路相关DEmRNA。进一步分析发现,miR-216-x,miR-5119-y,bantam-y和miR-8-y在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中皆显著上调表达,且靶向意大利蜜蜂工蜂中肠的溶酶体、黑色素生成、泛素介导的蛋白水解、MAPK信号通路及Ras信号通路等免疫防御通路相关的显著下调mRNA。【结论】在侵染过程中,东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA对意大利蜜蜂工蜂的基因表达具有广泛的潜在影响,东方蜜蜂微孢子虫可能通过上调部分miRNA跨界调控意大利蜜蜂工蜂的免疫防御以促进侵染,通过下调部分miRNA跨界调控意大利蜜蜂工蜂的能量代谢以加强能量窃取并促进增殖。

长链非编码RNA对基因表达的调控

哺乳动物基因组中的大部分DNA序列在动物生长的不同阶段被转录成长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)。它们对基因表达的调控作用已成为生命科学研究的热点。目前已发现lncRNA有多种基因调控方式:在细胞核中顺式或反式地调控基因转录,作为蛋白诱饵进行间接调控;在细胞质中作用于mRNA影响其稳定性及翻译过程,作为竞争性内源RNA参与microRNA调控,与转录因子结合影响其功能发挥等。LncRNAs在转录水平及转录后水平对基因表达的调控作用对于机体的发育过程和疾病的发生发展都有重大意义。

RNA对基因表达调控作用的研究进展

RNA可以单独或者通过与其它蛋白因子的相互作用参与基因表达的调控。在转录前水平,RNA分子可以通过介导DNA的甲基化或异染色质的形成来调控基因表达;在转录水平,RNA分子通过直接与转录因子或RNA聚合酶相互作用来调控基因表达;在转录后水平,RNA利用由siRNA和microRNA介导的RNA干扰机制,通过降解目标mRNA或阻碍目标基因的翻译来沉默基因的表达。此外,mRNA还可以通过感知环境中代谢物的浓度,通过形成核糖开关(riboswitch)来调控基因的表达;反义RNA可以从复制、转录和翻译3个水平上调控基因的表达。

长链非编码RNA在自噬相关基因表达调控中的研究进展

现有研究已充分证实细胞自噬与人体诸多疾病的发生和转归密切相关,靶向调控自噬已经成为临床疾病诊疗领域新的突破点。在自噬的起始与调控中,涉及复杂的基因转录控制网络与翻译后的修饰,而长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是参与基因表达调控的关键分子,在转录及转录后等多层次调控蛋白质的表达,因此越来越多的研究开始关注自噬调控相关的lncRNA在疾病发生发展中的角色。