与黑色素瘤转移相关lncRNA分子群及其功能鉴定

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lbxs
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背景:  黑色素瘤(melanoma)是皮肤恶性肿瘤,其发病率逐渐上升,根据Rebecca L. Siegeldeng统计,美国2016年黑色素瘤预计新发病例为76380人。原发黑色素瘤病人通过手术切除可获得良好的治疗效果,一旦发生转移,极少数病人生存期超过5年,目前为止尚未发现可以明显延长患者生存期且安全有效的治疗方法。因此,转移性黑色素瘤仍然极大地影响了人类的健康和寿命。长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是一类不参与编码蛋白功能并且长度大于200nt的RNA,其在发育和基因表达中发挥着复杂且精密的调控功能。大量研究发现lncRNA的异常表达在肿瘤的发生发展中起到重要作用,其异常调节的生物学机制也逐渐被揭示。随着测序技术的发展,目前已有一些研究提示lncRNA与黑色素瘤的发生和转移相关,但由于受样本条件、芯片类型的限制,需要更丰富的样本资源及测序平台来阐述lncRNA在转移性黑色素瘤中扮演的角色和作用机制。本文从黑色素瘤的表达谱芯片出发,利用生物信息学方法,结合转移性黑色素瘤中mRNA表达谱的变化和基因功能,探讨lncRNA在转移性黑色素瘤中的表达情况和生物学功能。  方法:  在NCBI(National Center for Biotechnology Information,美国国立生物技术信息中心)的GEO(Gene Expression Omnibus,基因表达汇编)数据库中,搜索GPL570平台且同时包含原发性黑色素瘤和转移性黑色素瘤病人肿瘤样本的系列,获得GSE15605,该系列包含46个原发性黑色素瘤样本及12个转移性黑色素瘤样本。经过对数据的质量检测,表达谱数据抽提及基因名称注释,计算两组中差异表达的信使RNA(messenger RNA,mRNA)和lncRNA基因,并通过局部相关与信息理论(Partial Correlation and Information Theory,PCIT)及加权相关网络分析(Weighted correlation network analysis,WGCNA)方法对差异表达的lncRNA及mRNA构建共表达网络,用mRNA通路来解释促进黑色素瘤转移的lncRNA的功能,并有望应用于临床。  结果:  ⑴在转移性黑色素瘤中,共有358个mRNA表达变化显著(Benjamini-Hochberg adjusted P-value<0.01),其中有316个mRNA下调,42个mRNA上调;179个lncRNA表达异常(Benjamini-Hochberg adjusted P-value<0.05),其中48个lncRNA下调,131个lncRNA上调。差异表达的mRNA功能主要集中在胚胎及上皮发生发展等通路上。⑵利用差异表达分析获得的lncRNA及mRNA结果,通过PCIT及WGCNA构建共表达网络,获得由537个节点,50427条边组成的庞大网络,删去设定阈值(皮尔森相关系数0.6)以下的关系值及mRNA与mRNA或lncRNA与lncRNA各自的共表达关系后,最后获得由2947条边及349个节点组成的共表达网络,349个节点中包含136个lncRNA和213个mRNA。在该网络中存在一个lncRNA同时靶向多个mRNA,及多个lncRNA共同靶向一个mRNA的情况,那些产生较多边的基因往往提示其在转移性黑色素瘤中发挥重要的生物学功能。⑶通过构建共表达网络,将靶向同一lncRNA的mRNA利用Gather网站在线进行GO(Gene Ontology,基因本体)分析,以此获得lncRNA功能学注释,选取贝叶斯因子大于6的通路作为功能高度富集通路。最后获得33个功能高度富集的lncRNA,它们主要集中在胚胎及上皮发生、器官发生、病毒应答、免疫应答等等通路上面。  结论:  33个功能高度富集的lncRNA,23个lncRNA(AK024927、AK025063、AF086204、AK123669、BC027347、BC044304、AF085831、BC042893、BC024020、BC017041、BC044300、BC030223、BC022395、AK024873、AK093863、BC037861、AK023317、AF339771、AB209021、AF130056、AK021991、CR613822、CR623330)参与胚胎、上皮、及器官的发生发展,值得一提的是其中AK024927、AK025063、AF086204这3个lncRNA的Bayes Factor得分大于30,提示显著富集,可通过分子生物学实验进一步验证其功能;AF086265、AK000883、AK021569、AK022101、AK022127、AK023616、AK091904等7个lncRNA与病毒应答相关,AK093967与炎症应答相关, AF147404参与负性调控核酸代谢,AK096707参与肌纤维的维持。本研究结果揭示上述通路在黑色素瘤转移中发挥重要功能。
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