基于长链非编码RNA调控ceRNA网络的缺血性脑卒中相关分子机制

目的:利用生物信息学分析筛选缺血性脑卒中(IS)的差异表达基因,构建竞争性内源RNA(ce RNA)调控网络,探讨IS的相关分子机制。方法:从GEO数据库下载IS相关的mi RNA、m RNA和lnc RNA测序数据,借助R软件获取差异基因,通过star Base、mi RDB和mi Rwalk数据库进行lnc RNA-mi RNA和mi RNA-m RNA关系预测,并构建ce RNA网络。预测与差异分析的结果取交集后筛选出差异靶基因(DETm RNAs),利用DAVID数据库进行KEGG和GO富集分析,String数据库构建蛋白互作网络(PPI),采用Cytoscape软件识别核心靶基因。结果:共筛选出存在明显差异表达的mi RNAs 20个,m RNAs 1512个,lnc RNAs 278个,并成功构建了5lnc RNAs-6mi RNAs-102m RNAs互作的ce RNA网络。筛选出的285个DETm RNAs所富集的功能主要包括染色质的组织、磷蛋白磷酸酶活性的负向调节和细胞周期等生物学过程,涉及白细胞经内皮迁移、血小板激活等信号通路,最终识别出排名前10的核心靶基因为CREB1、MAPK1、GSK3B、SP1、PIK3R1、NR3C1、NCOR1、NFATC1、SETD2、NSD1。结论:构建ce RNA网络有助于进一步认识IS的分子机制和筛选潜在的生物标志物,为后续康复治疗靶点的确定和制定康复策略提供一些线索。

基于TCGA数据库构建三阴性乳腺癌预后相关的ceRNA调控网络及分析

目的通过分析癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库构建三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)预后相关的竞争性内源性核糖核酸(competitive endogenous RNA,ceRNA)调控网络。方法从TCGA数据库中下载TNBC lncRNA表达RNAseq数据,对TNBC患者的mRNA,miRNA和lncRNA进行差异表达分析,并进一步行生存分析,得到与乳腺癌有明显差异表达同时也对生存有相关性的mRNA,miRNA和lncRNA。同时构建lncRNA-miRNA-mRNA相关ceRNA调控网,再对生存相关lncRNA所相关的mRNA进一步功能富集和注释,并构建蛋白质互作网络最终用关键基因通过人类蛋白质图谱(the human protein atlas,HPA)数据库进行验证。结果在TCGA中共找到TNBC差异表达mRNA 2331个、差异miRNA 100个和差异lncRNA 1269个。ceRNA调控网中的mRNA在细胞黏附、唾液分泌和血小板活化、用于IgA产生的肠道免疫网络、补体和凝血级联反应等信号通路中明显富集。生存分析中,1个差异mRNA(NMUR1),1个差异表达miRNA(hsa-miR-6832-3p),2个差异表达的lncRNA(AC104809,LINC01297)的表达量均与TNBC患者的预后相关,差异具有统计学意义(P<0.05)。最后利用HPA数据库对NMUR1蛋白水平和生存分析验证,NMUR1的高表达患者的总生存期显著高于NMUR1低表达组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论成功构建了促进TNBC发生发展的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,筛选得到生存相关的差异mRNA,miRNA和lncRNA为TNBC发病机制的研究和诊疗生物标志物的探索提供参考依据。

基于生物信息学方法构建肝癌患者预后相关内源竞争RNA调控网络

目的:基于生物信息学方法探索肝细胞癌相关的差异表达基因(DEGs),并构建预后相关内源竞争RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络。方法:利用数据集GSE89377,筛选肝细胞癌不同发展时期的肿瘤组织与正常组织间的差异表达基因;通过GEPIA,HPA数据库探究DEGs的mRNA和蛋白在肝细胞癌中的表达,及对患者预后的影响;随后通过Cox回归分析,筛选可独立预测患者预后的关键基因;进一步通过GO和KEGG富集分析探索关键基因相关信号通路。最后,通过miRmap、miRWalk和Targetscan数据库预测关键基因的上游微小RNA (microRNA,miRNA),并筛选预后相关miRNAs;通过Starbase和Lncbase预测重要miRNAs的LncRNAs,并筛选预后相关LncRNAs。以此构建影响肝癌患者预后的差异基因-miRNA-LncRNAs的ceRAN调控网络。结果:韦恩分析及表达分析发现,4个DEGs在肝癌组织及正常组织间差异表达,即AKR1B10、LAGLS4、MUC13、IGFALS;其中,AKR1B10高表达可独立预测肝癌患者不良结局;共预测到5个AKR1B10的上游miRNA,其中miRNA-486-5p与AKR1B10的表达呈显著负相关,其低表达可降低肝癌患者的总生存率;共预测到4个miRNA-486-5p的lncRAN,生存分析显示RAB30-AS1的表达影响肝细胞癌患者的预后。通过上述分析,构建了影响肝癌患者预后的ceRAN调控网络,即AKR1B10-miRNA-486-5p-RAB30-AS1。结论:通过生物信息学分析,构建了肝癌患者预后相关ceRAN调控网络AKR1B10-miRNA-486-5p-RAB30-AS1,有望成为肝癌治疗的新策略。

基于circRNA调控网络探讨七氟烷致老年小鼠认知功能障碍的分子机制研究

目的 基于circRNA调控网络探究circ0014063在七氟烷致老年小鼠认知功能障碍中的作用及其相关机制。方法 circRNA-seq检测七氟烷麻醉和未处理老年小鼠海马组织,根据关键差异circRNA绘制ceRNA调控网络,并对靶基因进行KEGG分析。将30只老年C57/BL6小鼠随机分为:对照组、模型组和治疗组,每组10只。模型组和治疗组使用七氟烷麻醉,治疗组尾静脉注射si-circ0014063,对照组和模型组注射si-NC。水迷宫实验比较各组小鼠认知功能差异,qRT-PCR检测各组小鼠circ0014063、miR-744-3p、Apoe基因表达,western blot检测各组小鼠Caspase3、Bcl-2蛋白表达,ELISA检测各组小鼠β淀粉样蛋白(Aβ)、β淀粉样物质前体蛋白(APP)、IL-1 β、TNF-α含量,并通过spearman法分析circ0014063与A β、APP、IL-1 β、TNF-α的相关性。结果 与未处理组比较,七氟烷麻醉组有238个circRNA表达降低,241个circRNA表达升高,其中circ0014063和circ 0032434表达显著升高(P <0.05)。circRNA调控网络预测circ0014063靶向4个miRNA,18个mRNA,circRNA0032434靶向4个miRNA,16个mRNA。KEGG分析circ0014063靶基因参与阿尔茨海默病(AD)、坏死性凋亡等通路。与对照组比较,模型组小鼠逃脱时间增加,穿台次数降低(P<0.05),海马组织circ0014063、Apoe、Caspase3表达升高(P<0.05),miR-744-3p、Bcl-2表达降低(P<0.05),Aβ、APP、IL-1 β、TNF-α含量升高(P<0.05)。与模型组比较,治疗组小鼠逃脱时间减少,穿台次数升高(P<0.05),海马组织circ0014063、Apoe、Caspase3表达降低(P <0.05),miR-744-3p、Bcl-2表达升高(P<0.05),Aβ、APP、IL-1 β、TNF-α含量降低(P<0.05)。circ0014063表达与Aβ、APP、IL-1 β、TNF-α含量呈正相关。结论 七氟烷可导致老年小鼠认知功能损伤,circRNA调控网络在其中发挥重要作用。七氟烷可能通过调控circ0014063/miR-744-3p/Apoe信号轴介导海马组织凋亡,最终诱发老年小鼠认知功能障碍。

大麦种子萌发lncRNA-miRNA-mRNA差异表达分析及ceRNA调控网络构建

为解析长链非编码RNA(lncRNA)、microRNA(miRNA)和mRNA如何在ceRNA互作模式下调控大麦种子萌发,揭示大麦(Hordeum vulgare L.)种子萌发转录水平分子调控机制,基于大麦种子萌发相关的RNA-Seq数据,共鉴定出6447个差异表达的mRNA,661个差异表达的lncRNA,310个差异表达的miRNA;对差异表达的mRNA和lncRNA进行加权基因共表达网络(WGCNA)分析,各鉴定到1个与大麦种子萌发高度相关的共表达模块。模块内相关基因涉及水分响应、胚发育等生物学过程,以及MAPK信号转导、植物激素信号转导等信号通路。通过对lncRNA/mRNA和miRNA进行靶基因预测,得到168个miRNA-mRNA靶基因对以及310个miRNA-lncRNA靶基因对,进而构建了包含2个子网络的ceRNA调控网络,发现有16个miRNA、38个lncRNA以及18个mRNA可能具有ceRNA功能。最后,利用qRT-PCR验证了2个关系对:HORVU0Hr1G039470-miR2611-MSTRG.21252以及HORVU6Hr1G031480-miR1858-MSTRG.23227。

DNA修复基因可变剪接及非编码RNA调控网络作为恶性肿瘤发生及预后生物学标志的意义

环境致癌因子攻击DNA等生物大分子造成DNA原始损伤,成为细胞癌变的起始动力。但机体存在的DNA损伤修复系统对于维持基因组的稳定性具有重要意义。DNA修复基因作为首类环境应答基因,其遗传多态性一直是恶性肿瘤易感及预后生物标志研究的热点。然而近年来研究发现基于碱基序列改变的单核昔酸多态性及单体型显然不足以全面反映转录组和蛋白质组多态性,而表观遗传学RNA调控领域的研究进展却拓宽了相应的研究思路。DNA修复基因可变剪接及非编码RNA调控网络作为恶性肿瘤发生及预后生物学标志的研究及意义备受关注。本研究对体现蛋白质多样性及疾病表达复杂性的可变剪接及包括microRNA、lncRNA、circRNA在内的非编码RNA调控网络调控DNA修复基因的作用及其在环境致癌因子所致恶性肿瘤发生发展中的生物学意义进行简要综述。

肾嫌色细胞癌ceRNA调控网络的构建与分析

目的构建肾嫌色细胞癌(CRCC)的内源竞争性RNA(ceRNA)调控网络,筛选出与CRCC预后相关的信使RNA(mRNA)、长非编码RNA(lncRNA)和微小RNA(miRNA),为CRCC的诊断和预后提供理论依据。方法提取TCGA数据库中CRCC样本(65例)和正常肾样本(24例)的转录组数据,以错误发现率(FDR)<0.05,差异倍数的对数绝对值(log2|FC|)>2为条件筛选差异表达(DE)的lncRNA、miRNA和mRNA,据此构建ceRNA调控网络。应用Kaplan-Meier法探讨与CRCC患者预后相关的因子,据此进一步构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,并进行GO与KEGG富集分析。结果共筛选出3679个DElncRNA,297个DEmiRNA和5914个DEmRNA。mRNA下调的ceRNA网络包含DEmiRNA 95个、DEmRNA 268个、DElncRNA 737个;mRNA上调的ceRNA网络包含DEmiRNA 85个、DEmRNA 234个、DElncRNA 924个。Kaplan-Meier分析筛选出3个DEmRNA(DEPDC1、SLC7A11和E2F7)和1个DEmiRNA(miR-26b-5p)与CRCC预后存在关联(P<0.05)。以DEPDC1、SLC7A11和E2F7构建的PPI网络中共含有8个mRNA(TOP2A、DEPDC1、SLC3A2、E2F8、SLC7A11、E2F1、TP53和E2F7)参与蛋白互作,GO和KEGG富集分析显示,这些互作蛋白功能主要富集于DNA损伤反应、p53介导的细胞组织与启动子特异结合、铁死亡,以及肿癌疾病相关信号通路。结论该研究通过构建CRCC的ceRNA调控网络筛选出与其预后相关的关键RNAs,为CRCC的诊断和治疗提供了理论依据。

研究发现长非编码RNA调控RNA聚合酶Ⅰ的转录功能

长度大于200个核苷酸的长非编码RNA，曾被认为是基因组转录的“暗物质”。然而，近年来的大量研究表明，长非编码RNA参与一系列细胞重要功能调控，如细胞核亚结构的形成、基因表达调控、

特产所首次揭示长非编码RNA调控肌肉发育机制

近日,中国农业科学院特产研究所李光玉研究员带领的创新团队发现了一个新的在肌肉发育过程中发挥重要功能的长非编码RNA,研究发现一个新的基因长非编码RNA-Irm通过直接结合肌细胞增强因子2D来调节肌源性基因的转录,进而调节肌生成。相关研究结果发表在《细胞死亡与疾病(CELL DEATH&DISEASE)》上。

我国科学家发现肝癌细胞增殖非编码RNA调控机制

2017年11月13日,我国科学家通过定量蛋白质组学技术,发现了两种非编码RNA调控肝癌细胞增殖分子作用机制.非编码RNA是指不能编码产生蛋白质的RNA分子,具有调控作用的非编码RNA主要包括微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA等.

RNA调控与作物农艺性状改良

具有重要育种价值的基因资源挖掘与功能研究对于现代农业育种应用至关重要.已有大量研究显示,核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)在多种植物的生长发育和环境信号应答中发挥重要作用,是调控多种农作物与经济作物复杂农艺性状的重要基因资源.本文综述了小RNA和长链非编码RNA的生成代谢和功能机制,着重介绍了小RNA、长链非编码RNA及其RNA修饰在调控作物产量与品质、抗病与抗逆等方面的研究进展.同时介绍了利用RNA技术改良遗传性状的研究,并展望了RNA技术的开发与利用对于未来农业生物技术应用的重要意义.

RNA调控在精子发生及男性不育中的新功能和新机制

精子发生是哺乳动物体内最复杂且高度协调的细胞发育过程,尚有许多未解之谜.男性不育已成为当前一个全球性的人口健康及社会问题,但一半以上患者病因不明.已有研究证据表明,大量RNA结合蛋白在睾丸特异性表达或高表达,结合蛋白质编码mRNA或/和非编码RNA组成RNA调控网络,在表观遗传、转录及转录后等多重水平调控雄性生殖细胞的基因表达,在精子发生中发挥不可或缺的重要作用,为雄性生育所必需.近年来的研究发现, RNA调控通路相关基因突变与男性不育密切相关,显示RNA调控异常是男性不育新病因.本文总结近期关于RNA调控与精子发生相关的研究进展,将主要概述RNA修饰调控、可变剪接调控、翻译调控、降解调控等在精子发生中的新功能和新机制,并探讨其异常调控与男性不育的相关性及其在男性不育临床诊治中的潜在应用.

骨关节炎软骨中铁死亡相关微小RNA-信使RNA调控网络的构建及生物信息学分析

目的使用生物信息学方法构建铁死亡相关微小RNA(miRNAs)-信使RNA(mRNAs)的调控网络并探讨其在骨关节炎(OA)中的分子作用机制。方法从基因表达综合数据库(GEO)下载软骨相关数据集GSE175961和GSE1140007,利用生物信息学方法筛选铁死亡相关miRNAs和mRNAs,并进行富集分析、miRNA-mRNA网络构建以及诊断价值分析。最后采用荧光实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)验证关键基因表达,并采用独立样本t检验比较其差异。结果GSE175961数据集中共筛选获得了15个差异表达miRNAs。使用TargetScan和miRDB数据库分别预测差异表达miRNAs的下游靶基因,共获得了5115个共存的靶基因。与GSE1140007数据集中19个差异表达铁死亡基因取交集后共获得了4个下游铁死亡基因(PARP15、KLF2、CDKN1A、PDK4)。基于上述研究结果构建了由15个差异表达的miRNAs和4个下游铁死亡基因组成的miRNA-mRNA调控网络。进一步富集分析表明,4个下游铁死亡基因与多种生物学功能和信号途径有关,如脂肪酸代谢、细胞周期调控、FOXO信号途径以及P53信号途径等。受试者工作曲线分析表明,4个下游铁死亡基因具有良好的诊断价值。此外,使用外部数据集证实,CDKN1A和PDK4在OA软骨组织中表达降低。而列线图表明,OA发生率随CDKN1A和PDK4表达降低而升高。qRT-PCR证实,正常组和OA组中,CDKN1A相对表达量分别为1.322±0.890、0.035±0.031;PDK4相对表达量分别为1.085±0.567、0.393±0.180。结论本研究构建的铁死亡相关miRNA-mRNA调控网络与软骨退变密切相关。

调控型非编码RNAs在急性肾损伤中的研究进展

核酸可以影响不同生物系统的正常和病理状态,核酸标志物对多种肾脏疾病(包括急性肾损伤)的发病机制、治疗及预后有重要价值。非编码RNAs (Non-coding RNAs,ncRNAs)是在RNA水平而非蛋白质水平发挥作用的基因组转录物,新兴研究表明调控型非编码RNAs对急性肾损伤的发病机制及治疗起重要作用。本文重点综述调控型非编码RNAs在急性肾损伤中的研究进展。

表观遗传调控在阿尔茨海默病相关认知功能障碍中的作用

认知功能障碍是常见的神经精神类病症,常见于中枢神经系统退行性疾病、严重创伤及手术后患者,机制复杂。表观遗传学是一种不同于遗传学的基因表达调控的遗传性变化,其可以通过调控众多基因谱的表达,参与诸多生理功能的调控。越来越多证据提示,表观遗传调控在正常认知功能的形成与维持中起重要作用。表观遗传主要调控机制如组蛋白修饰、DNA甲基化、非编码RNA调控等障碍与认知功能障碍的发生有关,纠正这些障碍的表观遗传调控机制对认知功能障碍有一定缓解作用。不同表观遗传调控机制之间存在密切联系,它们之间相互作用共同调节认知功能。该研究以常见的中枢神经系统疾病阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)为重点,总结分析表观遗传调控机制在AD相关认知功能障碍中的作用,有助于阐明AD相关认知功能障碍的表观遗传调控病理机制,并可为其防治提供新思路。

结节性硬化症相关肾血管平滑肌脂肪瘤的circRNA表达谱及ceRNA调控网络的构建

目的分析结节性硬化症相关肾血管平滑肌脂肪瘤(TSC-RAML)的环状RNA(circRNA)表达谱,构建竞争性内源性RNA(ceRNA)调控网络。方法根据2012年国际结节性硬化症共识小组确定的TSC诊断标准,收集2017年1月至2019年1月北京协和医院收治的TSC-AML患者的肿瘤组织及配对的正常肾组织各3例,分别利用circRNA、miRNA芯片技术和二代测序检测3对配对样本的circRNA、miRNA和mRNA并确定差异分子。分别对差异性circRNA分子的来源基因和mRNA分子做基因本体学(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。基于差异性circRNA、miRNA和mRNA,分别建立上调和下调的ceRNA调控网络。结果共筛选出330个上调和336个下调的差异性circRNA,8个上调和7个下调的miRNA,800个上调和1130个下调的mRNA。通过GO和KEGG富集分析,发现包括脂代谢、黏着斑和矿物质吸收等多条通路存在异常。最终确立以hsa_circ_0092022、hsa_circ_0076859、hsa_circ_0033388引导的上调和由hsa_circ_0000374、hsa_circ_0000141、hsa_circ_0072665、hsa_circ_0009503、hsa_circ_0000009引导的下调ceRNA网络。结论TSC-RAML与配对的正常肾组织之间存在多个差异性表达的circRNA分子。ceRNA调控网络可能参与TSC-RAML的发生和发展。

非编码RNA调控结核分枝杆菌感染巨噬细胞免疫应答的研究进展

结核病是由结核分枝杆菌(MTB)感染引起的慢性传染性疾病。巨噬细胞是MTB进入宿主后的第一道防线,亦是MTB生长和持续增殖的主要宿主细胞,其功能的改变对于宿主抵御MTB感染及控制后续活动性结核病的发生至关重要。非编码RNA(ncRNA)参与了包括结核病在内的多种疾病的病理生理过程,对巨噬细胞介导的免疫应答过程有着十分重要的调控作用。本文综述了ncRNA调控巨噬细胞介导的MTB感染免疫应答的研究进展,以期为深入研究宿主导向的抗结核免疫治疗潜在靶点提供参考。

精子发生过程中调控性非编码RNAs的功能

精子数量下降和质量减低是全球范围内男性不育疾病增加的主要原因。因此理解精子发生及其调控的分子机制是非常必要的。精子发生主要分为有丝分裂、减数分裂和精子形成三个阶段,这些过程被阶段特异性的基因表达严格调控,而众多的调控性非编码RNAs则是基因表达的重要调控因子。飞速发展的基因组检测技术已经证实,调控性非编码RNAs在不同生物演化和疾病进程中基因表达的转录和转录后水平上发挥重要的调控作用,其包括微小RNA(mi RNA)、小干扰RNA(si RNA)、与PIWI蛋白相互作用的RNAs(pi RNA)和长链非编码RNA(lnc RNA)。讨论这些转录本在精子发生中的功能作用,并综述其异常表达与相关疾病的关系。

长非编码RNA调控肌肉发育分子机制

肌肉组织是动物机体的重要组成部分,肌肉生长速度和肌肉量是动物生产中重要的经济性状之一。肌肉生长发育是一个复杂的过程,受到多种转录因子、表观遗传等调控,因此解析肌肉生长发育的调控网络具有重要的理论和应用价值。长非编码RNA是一类转录本长度超过200 nt、没有蛋白编码能力的RNA,在多种生物学过程中具有重要作用,尽管目前已发现很多在肌肉组织中表达的长非编码RNA,但绝大多数长非编码RNA在肌肉生长发育过程中的功能和调控机制并不清楚。

武汉植物园等长链非编码RNA调控基因转录研究获进展

中科院武汉植物园王艇研究组与其合作者通过突变体的筛选，发现CDKC；2虽为正向转录延伸因子P-TEFb复合体的激酶亚基，却对拟南芥开花时间重要调控基因FLC的转录表现为抑制作用。前期研究在FLC位点发现了一组名为COOLAIR的反义转录本。受此启发，该研究阐明CDKC；2直接促进COOLAIR的转录。进一步解析表明，不含COOLAIR启动子的FLC转录不受CDKC；