水产动物“miRNA-靶基因”模体(motif)生物功能研究进展

微小RNA(microRNAs,miRNAs)是一类内源性的、长度在19~25个核苷酸的单链非编码小RNA分子,在生物体内主要参与基因转录后水平的表达调控。研究证实,同一miRNA可以靶向多种不同的基因,同一基因也可以由多个miRNAs调控,miRNA与其靶基因形成的互作模体(motifs)不仅可以调控生物的生长发育,在生殖、代谢和疾病发生等多个方面也具有重要的作用。本研究从miRNA靶基因的鉴定,miRNA调控靶基因的方式以及水产动物中“miRNA-靶基因”模体的研究进展3个方面进行综述,旨在为系统掌握水产动物miRNA对其靶基因的调控特点及规律,探讨水产动物中“miRNA-靶基因”模体参与水产动物重要生理生化过程的分子机制提供更多参考。

基于生物信息学分析筛选宫颈癌进展中的关键基因

目的:通过生物信息学分析的方法,筛选宫颈癌进展中的关键基因,寻找潜在的分子标志物和治疗靶点。方法:在GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中检索宫颈癌进展相关的mRNA和miRNA基因芯片数据,借助GEO2R分析差异表达基因(DEG)和差异表达miRNA(DEM),进行富集分析以及构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络和miRNA-靶基因调控网络。结果:共筛选出250个DEG和166个DEM,并构建出由123个节点(node)和283项互相作用(edge)构成的PPI网络以及由66个节点和137个相互作用构成的miRNA-靶基因调控网络。经分析,ATAD2、SMC4和POLQ基因不仅是筛选出的表达上调的DEG,而且是PPI网络中枢纽蛋白的编码基因,并在miRNA-靶基因调控网络中同时受DEM—miR-20A、miR-20B、miR-106B和miR-17-5P的调控。结论:ATAD2、SMC4和POLQ基因可能在宫颈癌进展过程中发挥着重要作用。

单心室心脏病相关miRNAs的生物信息学预测及分析

目的筛选与单心室心脏病相关的miRNA及其靶基因,完成miRNA-靶基因调控网络的构建。方法从基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)中获取GSE136547芯片数据,应用R语言进行分析并筛选差异表达的miRNA,应用miRWalk 3.0预测差异表达miRNA的靶基因,并完成GO和KEGG通路分析。使用String在线数据库进行蛋白互作网络(protein protein interaction network,PPI)分析,利用Cytoscape软件进行miRNA-靶基因及PPI调控网络可视化。结果筛选后获得9个差异表达的miRNAs(P<0.05,|log fold change>1|),其中8个上调,1个下调。GO功能富集显示:差异表达miRNAs的靶基因主要参与对DNA损伤检查点、对β淀粉样蛋白的细胞反应、对β淀粉样蛋白的反应、有丝分裂G_(1)期DNA损伤检查点以及G_(1)期DNA损伤检查点等生物学过程。KEGG富集分析发现:靶基因主要参与MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、人T细胞白血病病毒1感染、人类巨细胞病毒感染以及癌症中的miRNA等重要通路。miRNA-靶基因调控网络中的miRNA包括:hsa-miR-20a-5p、hsa-miR-18a-5p、hsa-miR-18b-5p、hsa-miR-96-5p。通过CytoHubba插件得到10个关键基因分别为MAPK1、CREB1、VEGFA、ESR1、SMAD2、IGF1R、IGF1、IRS1、APP、CRK。结论在单心室心脏病患者的血液中发现9个miRNAs存在差异性表达,它们可能在单心室心脏病的发病过程中发挥重要作用,为单心室心脏病的诊断提供新的思路和依据。

结肠癌中核内miRNA的激活调控作用研究

为了探究增强子介导的核内miRNA在结肠癌发生中的作用,本研究筛选了结肠癌中的差异表达的miRNA数据、结肠的特异性增强子数据、结肠癌中差异表达基因数据,利用细胞核内miRNA靶向增强子预测算法,筛选miRNA调控的结肠特异性增强子;利用增强子靶基因预测数据,筛选核内miRNA调控的差异表达靶基因,并且构建核内miRNA-靶基因网络,并通过网络的分析和筛选获得结肠癌中关键的致病基因,同时对网络中的靶基因进行GO的功能注释。结果表明,我们所构建的核内miRNA-激活调控靶基因网络包含miRNA-靶基因关系对2121个,259个节点,其中包含34个下调基因、183个上调的基因,7个下调的miRNA,35个上调的miRNA。而后我们分析了网络进行的节点度的整体分布情况,发现网络中大部分的节点的度都是小于10的,仅有少量miRNA结合和部分的差异表达基因节点的度大于10。核内miRNA主要通过激活调控了一些应激反应相关的功能和,同时,抑制调控了细胞周期、细胞凋亡、细胞死亡巨噬细胞代谢等相关功能,通过激活和抑制相关功能诱发结肠癌的发生。从核内miRNA的激活调控角度研究结肠癌的发病机制,是对原有细胞浆中miRNA抑制调控机制的补充,也为结肠癌的系统研究提供了新的视野。