文獻解讀：-sRNA測序鑒定肺腺癌中具有潛在功能的microRNA–mRNA調節網(wǎng)絡(luò )

發(fā)表期刊：Front. Cell Dev. Biol.

影響因子：6.684

發(fā)表時(shí)間：2021.09

發(fā)表單位：甘肅省人民醫院

全文鏈接：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/33681226

研究背景

肺腺癌（LUAD）是一種常見(jiàn)的高死亡率肺癌，microRNAs（miRNAs）在其調節中起著(zhù)重要作用。mRNAs可能受miRNAs調控，參與LUAD腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。然而，參與LUAD的miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )尚未完全闡明。本研究研究了與LUAD相關(guān)的miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )，探索了關(guān)鍵miRNAs和mRNA在該網(wǎng)絡(luò )中的潛在功能。這些發(fā)現有助于識別新的進(jìn)展臨床環(huán)境中LUAD患者的診斷診斷標志物和治療靶點(diǎn)。

研究材料

TCGA數據集：LUAD和正常肺組織的miRNA數據以及mRNA數據

測序數據：LUAD患者（n=6）和對照組（n=4）的血漿樣本分別構建sRNA文庫，使用Illumina測序儀進(jìn)行測序。（由北京百邁客生物科技有限公司提供測序及技術(shù)支持）

研究流程

分析方法

?通過(guò)TCGA數據庫和測序數據分別得到差異表達的miRNAs和mRNA。然后，通過(guò)兩個(gè)數據集之間的交叉分析，獲得共同差異表達miRNA。再通過(guò)靶向的mRNA和TCGA中的差異mRNA的重疊確定共有差異mRNA。利用cytoscape構建了miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )。前5個(gè)miRNA在網(wǎng)絡(luò )中被確定為樞紐miRNA。通過(guò)GO分析和KEGG通路分析，揭示了與樞紐miRNA靶向基因相關(guān)的功能和信號通路。利用STRING數據庫和CytoHubba對蛋白相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵mRNA進(jìn)行了鑒定。使用基因表達譜交互分析(GEPIA)進(jìn)行生存分析。

主要結果

一、差異表達的miRNA和mRNA的鑒定

通過(guò)小RNA數據的標準分析，作者共得到了3166個(gè)miRNA，用于后續的數據分析。從測序數據中LUAD和對照組的血漿中鑒定出319個(gè)差異miRNAs(145個(gè)上調和174個(gè)下調)。此外，利用TCGA鑒定出4206個(gè)差異mRNAs（1105個(gè)上調，3101個(gè)下調）和197個(gè)差異miRNAs（126個(gè)上調，71個(gè)下調）。此外，197個(gè)差異miRNAs中有147個(gè)（95個(gè)上調，52個(gè)下調）有亞型表達。

（圖2）miRNA和mRNA的差異表達

二、構建miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )

通過(guò)在TCGA和測序數據之間的交叉分析，得到30個(gè)共有的差異miRNAs，包括19個(gè)上下調一致的差異miRNAs和11個(gè)上下調不一致的差異miRNAs。從19個(gè)一致的共有差異miRNA中總共鑒定出5479個(gè)靶mRNA。接下來(lái)，通過(guò)對TCGA和測序數據中的差異mRNAs進(jìn)行交叉分析，鑒定出760個(gè)共有差異mRNAs（152個(gè)上調，608個(gè)下調）。miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )由19個(gè)共有差異miRNAs和760個(gè)共有差異mRNAs組成（圖3）?？偟膩?lái)說(shuō)，19個(gè)一致的共有差異miRNAs與760個(gè)共有差異mRNAs確定了985對靶向關(guān)系。此外，關(guān)聯(lián)度最高的前5個(gè)miRNAs被確定為網(wǎng)絡(luò )中的樞紐miRNAs，包括miR-539-5p、miR-656-3p、let-7b-5p、miR-2110和miR-92b-3p。最后，677個(gè)共有差異mRNAs由來(lái)自5個(gè)樞紐miRNAs的靶向mRNA組成。

（圖3）miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )

三、關(guān)鍵miRNAs靶向mRNA的GO和KEGG分析

作者使用了677個(gè)共有差異mRNAs，通過(guò)GO和KEGG通路富集分析來(lái)鑒定關(guān)鍵miRNAs的潛在功能。作者在GO分析中獲得了836個(gè)結果，其中圖4A顯示了來(lái)自生物過(guò)程、細胞成分和分子功能的前10個(gè)結果。一些結果與腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展有關(guān)，包括調節細胞對生長(cháng)因子刺激的反應，含膠原蛋白的細胞外基質(zhì)和基底膜等。此外，從KEGG通路分析中注釋了48條信號通路，前10個(gè)結果如圖4B所示。這些通路大多數與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展相關(guān)，包括焦點(diǎn)粘連、癌癥中的蛋白多糖、細胞外基質(zhì)-受體相互作用和Wnt信號通路。其中粘著(zhù)斑通路富集最為顯著(zhù)。

（圖4）關(guān)鍵 miRNA靶向mRNA的功能富集分析

四、關(guān)鍵基因的鑒定

PPI網(wǎng)絡(luò )從677個(gè)共有差異mRNA中識別出597個(gè)mRNA，其中有2246條邊相互關(guān)聯(lián)（圖5）。使用cytoHubba插件MCC排名確定了前10個(gè)關(guān)鍵mRNA，包括神經(jīng)源性位點(diǎn)notch同源蛋白1(NOTCH1)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)、胰島素樣生長(cháng)因子1(IGF1)、激酶插入結構域受體(KDR)、分泌磷蛋白1(SPP1)、血管內皮生長(cháng)因子受體1(FLT1)、肝細胞生長(cháng)因子(HGF)、血管生成素1受體(TEK)，血管生成素-1基因(ANGPT1)和血小板源性生長(cháng)因子（圖6）。通過(guò)生存分析的計算，作者使用GEPIA進(jìn)一步驗證了這些關(guān)鍵的mRNA。在這里，只有兩個(gè)(SPP1和HGF)被鑒定為關(guān)鍵基因，并與生存相關(guān)（圖7）。生存分析顯示，在LUAD中，SPP1的表達與生存呈負相關(guān)，而HGF與生存呈正相關(guān)（圖7）。此外，SPP1和HGF均在黏附信號通路中富集。

（圖5）關(guān)鍵miRNAs靶向mRNA的PPI網(wǎng)絡(luò )圖

（圖6）關(guān)鍵mRNA的網(wǎng)絡(luò )

（圖7）關(guān)鍵基因的生存分析

總 結

作者利用測序數據和TCGA數據集構建了LUAD相關(guān)的miRNA-mRNA調控網(wǎng)絡(luò )，鑒定了5個(gè)關(guān)鍵miRNAs和兩個(gè)關(guān)鍵mRNA。miR-539-5p，miR-656-3p、let-7b-5p、miR-2110和miR-92b-3p在LUAD腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。兩個(gè)關(guān)鍵mRNA，SPP1和HGF，與LUAD患者的生存相關(guān)。這些發(fā)現為臨床環(huán)境中的預測、預后和治療靶點(diǎn)提供了新的分子標記物，并闡明了LUAD調控的新機制。

 

?如果您對該測序方案感興趣，歡迎點(diǎn)擊下方按鈕聯(lián)系我們。