基于circRNA-miRNA网络相关性探析急性心肌梗死发病机制

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背景急性心肌梗死(Acute myocardial infarction AMI)是一类严重的心血管疾病,其致死率和致残率高,发病突然,给人类的健康带来巨大的威胁。AMI早期的诊断及治疗,可以有效降低AMI患者的死亡率,目前如何提高AMI的诊断准确性和及时性,成为了研究者关注的焦点。随着现代分子学的发展,作为非编码RNA的环状RNA(Circular RNA circRNA)和微小RNA(Micro RNA miRNA)在心血管疾病发生发展过程中的重要作用逐渐引起了研究人员的关注;但circRNA与miRNA之间在AMI中是否存在相互调节作用的研究较少。因此,本实验设计基于circRNA-miRNA网络相关性来探析AMI的发病机制。目的通过晶芯?Capitalbiotech Human CircRNA Array V2.0(4x180K)芯片和Agilent人microRNA(Human miRNA Microarray Release 21.0)基因芯片对AMI全血进行circRNA和miRNA基因表达谱分析,筛选出与AMI显著相关的目标基因,并对其进行共表达分析,并进行circRNA-miRNA网络调控的构建,探究circRNA-miRNA的相关性及其潜在的通路,以探析AMI的发病机制;通过FunDO(http://django.nubic.northwestern.edu/fundo/)、NHGRI GWAS Catalog(http://www.genome.gov/gwastudies/)、KEGG pathway(http://www.genome.jp/kegg/pathway.html)、OMIM(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim)等数据库对circRNA对应的线性mRNA转录本进行生物信息学分析,佐证其与AMI确切的关系。方法根据相关标准收集AMI患者和对照组各10例桡动脉全血样本,从中提取出total RNA;运用微阵列基因芯片进行circRNA和microRNA基因表达谱分析,采用表达谱芯片分析系统V1.0对表达谱芯片数据处理和整理,筛选差异表达的目标基因;后运用miRanda软件预测circRNA可能结合的mi RNA,构建circRNA-miRNA网络图,分析确定下一步需验证的circRNA-miRNA通路;对差异的circRNA对应的线性mRNA转录本进行GO,disease、pathway富集分析注释,寻找与AMI发病机制相关的潜在信号通路。结果1.与对照组相比,AMI组患者外周血中circRNA表达谱呈显著表达,其中差异表达的circRNA达到1670个,例如hsa-circ16316-10、hsacirc0140759、hsacirc0140760、hsa-circ16316-13等(P<0.05,fc≥2),差异表达的miRNA有13个,如hsa-miR-4299、hsa-miR-6832-5p、hsa-miR-1973、hsa-miR-4485-3p等(P<0.05,fc≥2);2.AMI组全血中的circRNA-miRNA表达呈网络相关性,其中hsacirc0099416、hsacirc0133145、hsacirc0139759、hsacirc0090876、hsacirc0023109可能通过hsa-miR-6749-5p和hsa-miR-1202调节多条信号通路参与到AMI的发生过程;3.采用已知的代谢和信号通路数据库及疾病相关数据库,对差异表达的circRNA进行了通路、疾病以及功能的注释。disease富集分析结果发现与心血管系统密切相关的疾病有5种,它们分别是高血压(Hypertension)、高血糖(Hyperglycemia)、脂连蛋白水平(Adiponectin levels)、中风(缺血性)(Stroke(ischemic))、冠状动脉心脏疾病(Coronary heart disease);以P〈0.05来衡量,在PANTHER数据库中并未找到相关的通路;在KEGG PATHWAY数据库中能够发现Insulin signaling pathway(胰岛素信号通路)、Starch and sucrose metabolism(淀粉和蔗糖代谢)、Pentose phosphate pathway(磷酸戊糖途径)(P<0.05)3条相关通路参与了AMI发病及疾病发展的过程;而Reactome数据库发现了Metabolism of carbohydrates(碳水化合物的代谢)、Glycogen storage diseases(糖原贮积病)、Signaling by VEGF(血管内皮生长因子信号转导)等多条通路参与AMI的发生发展过程。4.GO分析显示,其生物过程主要涉及到cellular process(细胞过程)、single-organism process(单一生物过程)、metabolic process(代谢过程);细胞组分则主要涉及到organelle(细胞器)、cell(细胞)、membrane-enclosedlumen(膜封闭的内腔)和cellpart(细胞组分);分子功能主要涉及binding(结合)和catalytic activity(活性催化)。结论CircRNA-miRNA呈网络相关性,并参与了AMI的发生发展,其中hsacirc0099416、hsacirc0133145、hsacirc0139759、hsacirc0090876、hsacirc0023109可能通过hsa-miR-6749-5p、hsa-mi R-1202等调节多条信号通路参与到AMI的发生过程。
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