Wnt 1基因靶miRNA及与之相互作用的非编码RNA和靶基因分析

来源 :济南大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xiang43
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Wnt信号传导通路是一条广泛存在于多细胞生物体内且具有高度进化保守性的信号通路。该通路与细胞增殖、分化、凋亡、细胞极性及细胞的迁移和侵入相关,在多种器官的发育形成过程以及成体状态下病理生理过程中发挥重要作用。Wnt家族成员以及Wnt相关信号通路成员的突变,与人类诸多疾病,如纤维化疾病、代谢综合症、肿瘤、骨相关疾病等密切相关。其中,Wnt1作为Wnt家族成员之一,其异常表达与人类乳腺癌、前列腺癌的发生相关。Wnt1对于中枢神经系统的发育与脊髓神经发生至关重要,它的异常会导致额颞叶痴呆和阿引起尔兹海默症等疾病。Wnt1同时是XV型成骨不全的常染色体隐性遗传致病基因。近十年来随着科学界对RNA的认识迅速提升,从简单的信息传递分子到一类具有基因表达调控作用的多重功能分子,许多具有功能意义的非编码RNA(ncRNA)引起了越来越多的重视。circRNA上存在多个miRNA的互补结合位点,且因为circRNA缺乏多聚(A)尾和5’末端使得无法进行脱腺苷、脱帽、降解等过程,而发挥较强的miRNA海绵作用,以减少miRNA对靶基因的负性调控。lncRNA与miRNA之间可通过竞争性结合相应的miRNA应答原件(miRNA response element,MRE)而相互调控,从而对miRNA的后续转录后调控作用发生有效的控制。文献报道的Wnt1基因所靶向的miRNA包括let-7e、miR-21、miR-34a、miR-122、miR-146a、miR-148a、miR-148b与miR-152等共八种。近年来的研究表明let-7e参与胚胎的发育、干细胞分化、炎症反应、和肿瘤发生等多种生理和病理过程。miR-21在HeLa细胞和结肠癌细胞系(HCT-116)以及人类多型性恶性胶质瘤中高表达。在脊椎动物中,miR-34a通过多种靶分子的累积和协同效应介导了肿瘤细胞的过度增殖和凋亡抑制。此外,它还通过调控肝细胞生长因子受体MET参与的某些肿瘤细胞的浸润和转移而发挥抑癌基因的功能。miR-122是肝脏特异性高表达的miRNA,但在肝癌组织中表达降低,它在调节脂质代谢、维持肝脏正常功能上起着重要作用。miRNA-146a在调控固有免疫Toll样受体信号通路中起着重要作用。多种疾病,包括自身免疫性疾病、病毒感染和癌症等,发病机制可能与miRNA-146a的表达变化有关。miR-148a与miR-148b在胰腺癌、胃癌和结直肠癌等多种肿瘤组织中表达下调。miR-152在子宫内膜癌中通过DNA甲基化而引起表观遗传学沉默,促使子宫内膜癌的发生,也能靶向作用DNA甲基化转移酶家族1(DNMT1),在肝癌中表达下调。目的:对靶向Wnt1的文献已经报道的上述8种mi RNAs以及我们通过生物信息学预测可信度高的mi R-130a与mi R130b等10种mi RNA进行与之相互作用的circ RNAs/lnc RNAs、靶基因分析,探讨它们之间的相互作用关系以及在信号通路中的位置。在此基础上,初步分析circ RNA与靶基因在成骨不全患者骨组织中的表达,为进一步探讨circ RNA及其在成骨不全疾病中可能发挥的作用奠定基础。方法:分别采用Starbase及mi RWALK软件,对文献报道的靶向Wnt1基因的let-7e、mi R-21、mi R-34a、mi R-122、mi R146a、mi R-148a、mi R-148b、mi R-152、mi R-130a与mi R-130b进行与之相互作用的circ RNAs/lnc RNAs及靶基因进行预测分析。利用Cytoscape 3.2.1对这10种mi RNAs和预测所得到的circ RNAs/lnc RNAs及靶基因之间关系进行网络分析。对预测到的靶基因通过DAVID软件进行通路分析并采用RT-q PCR对预测出的部分circ RNA、靶基因在成骨不全患者骨组织中进行表达分析。结果:经生物信息学分析,Wnt 1基因靶mi RNA及与之相互作用的非编码RNA和靶基因之间的相互作用汇总至Focal adhesion、Glioma、Melanogenesis、Notch、Prostate cancer及TGF-beta六个信号通路中。RT-q PCR引物优化实验中,我们筛选到了包括AKR1A1hsacirc000048、BTBD7hsacirc000595、BTBD7hsacirc000847、C18orf1hsacirc001090、PANK3hsacirc001308、PHIPhsacirc001319、EXOSC10hsacirc001352、SLC25A3hsacirc001372、KIAA0922hsacirc001421及hsacirc001736共10个circ RNAs优化引物;AKR1A1、BTBD7、C18orf1、EXOSC10、FZD5、KIAA0922、LEF、PANK3、HIP、PSMD1、SLC25A3、TCF及WNT1共13个靶基因优化引物。进一步在成骨不全及发育性髋关节发育不良患者骨组织中表达差异性研究中,发现AKR1A1hsacirc000048、BTBD7hsacirc000847、FZD5及SLC25A3的表达存在显著性差异。结论:在由Wnt1基因所靶向的10个mi RNA经生物信息学分析得出的预测值较高的10个circ RNA及13个靶基因中,发现Focal adhesion信号通路中AKR1A1hsacirc000048和SLC25A3及TGF-beta信号通路中的BTBD7hsacirc000847以及Wnt信号通路中的FZD5在成骨不全及发育性髋关节发育不良患者骨组织中的表达存在显著性差异。关于AKR1A1hsacirc000048、BTBD7hsacirc000847、FZD5及SLC25A3与成骨不全的具体治病机制尚不明确,值得深入研究探讨。
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