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microRNA(miRNA)是一类18到22nt的非编码RNA,其表达失调会引起细胞功能与生物进程的改变。了解组织特异性基因的表达模式对阐明转录调控及细胞功能的分子机制尤为重要。miRNA可作为组织特异性负调控元件靶向3’-UTR区域,通过募集转录因子(Transcription Factor,TF)降解、抑制基因的表达。先前研究发现miRNA具有显著的组织特异性并在特异组织发挥重要的功能,然而基于TCGA的多个正常与肿瘤组织的临床样本识别与分析miRNA的组织特异性及其调控网络目前还尚无相关报道。本研究通过整合TCGA中的miRNA表达量数据,在肾上腺、胆管、膀胱、血液、大脑、乳腺、子宫颈、结肠、食管、头和颈、肾脏、肝脏、肺、胰腺、前列腺、皮肤、胃、胸腺、甲状腺、子宫共20组匹配的正常与癌症组织中识别出930个在样本中有效表达的miRNA。通过TSI筛选出三类miRNA:组织特异性miRNA(正常组织330个,癌症组织253个)、广泛表达miRNA(正常组织67个,癌症组织106个)以及其它miRNA(正常组织297个,癌症组织280个)。正常与癌症共有的组织特异性miRNA在所有组织中表现出显著性差异,并且其TSI与变异系数成正比,表明当miRNA表达失调的情况下,组织特异性miRNA相比于广泛表达miRNA对组织影响更大。通过比较正常与肿瘤组织miRNA表达量,共得到显著上调的miRNA共1,013个,显著下调miRNA共843个,在单个组织中两者数量分布差异明显,并且组织特异性miRNA倾向于表达上调。通过对上调miRNA的GO功能富集分析发现其与细胞黏连、细胞自噬与抗自噬、免疫应答等29个癌症生物进程相关,下调miRNA显著与细胞自噬、细胞迁移、细胞周期、细胞分化、细胞生长、细胞增殖等36个癌症生物进程相关。对上调miRNA的KEGG信号通路富集分析发现其与TNF、p38 MAPK、ATR、Wnt等23个癌症信号通路相关,下调miRNA与RAC1、TNF、p38MAPK等25个癌症信号通路显著相关。整合转录因子与miRNA、miRNA及其靶基因、转录因子与基因的前馈环路对更好地研究组织特异miRNA具有重要意义。为此,本研究开发了一个与用户交互式的数据库TSmiRNA(http://1cbb.swjtu.edu.cn/TSmiRNA/),以方便用户搜索、浏览与下载相关数据。目前,数据库包含20组配对的正常与癌症组织的组织特异miRNA共416个,广泛表达miRNA 126个,其它miRNA共388个;调控miRNA的转录因子137个,miRNA靶基因20265个、以及miRNA、转录因子、基因的表达量数据、TSI、变异系数、转录因子结合位点等信息,同时也分别涵盖了 13对正常与癌症组织的转录因子-miRNA-基因调控关系共295951与275927条。通过整合TCGA正常乳腺与乳腺癌组织中miRNA表达量数据,找出132个差异表达miRNA,并使用变异系数评估差异表达miRNA的表达失调情况,筛选变异系数排名前15%的差异表达miRNA,共得到19个乳腺癌致病miRNA,其中包括5个组织特异性miRNA。构建乳腺癌致病miRNA调控网络,其中包含5个miRNA,8个转录因子与130个基因,共计262个癌症调控网络,使用度中心性、平均聚类系数分析解析网络架构,发现miRNA之间通过共同转录因子与靶基因产生调控作用。GO分析发现这5个miRNA靶基因与细胞周期、细胞分化、细胞生长等转录后调控的肿瘤生物进程相关。KEGG分析表明这5个miRNA与p53信号通路等癌症信号通路高度相关。生存分析结果表明hsa-mir-144与hsa-mir-133a-2其表达与生存率成反比,暗示与乳腺癌患者生存显著相关。