文章信息
- 张新生, 郭琳琳, 刘超群, 许何丽, 窦文静, 刘梦瑶, 张越
- ZHANG Xinsheng, GUO Linlin, LIU Chaoqun, XU Heli, DOU Wenjing, LIU Mengyao, ZHANG Yue
- hsa-miR-367-3p靶基因预测及功能分析
- Prediction and Functional Analysis of hsa-miR-367-3p Target Genes
- 中国医科大学学报, 2019, 48(5): 393-397
- Journal of China Medical University, 2019, 48(5): 393-397
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文章历史
- 收稿日期:2018-04-19
- 网络出版时间:2019-05-13 11:30
微小RNA(microRNA,miRNA)是大约22个ntRNA的内源性基因,通过降解下游mRNA或抑制蛋白质表达在动物和植物的发育中起重要的调节作用[1-2]。miRNA在调节细胞增殖分化和凋亡等各种生命过程和疾病发生中扮演重要角色[3]。据报道[4],异常的miRNA与人类中的多种疾病(心肌疾病和癌症等)有关。对miRNA进行生物信息学预测可以为今后其他研究提供参考和依据,具有重要意义。
1 材料与方法 1.1 hsa-miR-367-3p的保守性分析以及在不同物种间的基因序列进化分析用miRbase在线数据库对hsa-miR-367-3p进行物种保守性分析。用Clustal Omega(https://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/)软件对mir-367-3p在物种中的基因序列进行系统进化树分析,步骤1选择RNA,步骤3选择CLUSTALW。
1.2 hsa-miR-367-3p的表达情况、靶基因预测、功能富集分析和转导通路富集分析用mirGator v3.0数据库对hsa-miR-367-3p在组织器官中的表达情况,用TargetScan和miRanda 2种数据库来预测hsa-miR-367-3p的靶基因。用DAVID软件进行功能富集分析,选择本物种所有的基因作为背景基因。采用DAVID在线数据库进行信号转导通路富集分析。
2 结果 2.1 hsa-miR-367-3p的保守性分析通过miRbase在线数据库对hsa-miR-367-3p进行保守性分析,发现此miRNA在人、小鼠、玻璃海鞘、家兔等多个物种之间具有高度保守性,见表 1。
ID | miRNA | Conserved sequence |
MIMAT0000719 | hsa-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUGA |
MIMAT0003181 | mmu-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUGA |
MIMAT0016416 | cin-miR-367-3p | UAUUGCACAUUGGAAUGGUA |
MIMAT0036325 | ocu-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUGA |
MIMAT0037872 | cpi-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUG |
MIMAT0038274 | ami-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUG |
MIMAT0038627 | cli-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUGA |
MIMAT0047198 | cpo-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUGA |
MIMAT0047839 | dno-miR-367-3p | AAUUGCACUUUAGCAAUGGUGA |
2.2 miR-367-3p在不同物种间的基因序列进化分析
选用预测的成熟序列进行进化树分析,在miR-367-3p家族中,人的hsa-miR-367-3p和小鼠的mmu-miR-367-3p属于同一支;九带犰狳的dno-miR-367-3p和玻璃海鞘的cin-miR-367-3p属于同一支,体现了miR-367-3p在不同物种间的保守性;但是人的hsa-miR-367-3p和美国短吻鳄的ami-miR-367-3p比较有很大差异,体现了mir-367-3p在哺乳动物和爬行动物之间的差异性。见图 1。
2.3 hsa-miR-367-3p的表达情况分析
hsa-miR-367-3p在各个器官的干细胞中表达丰富度较高,见图 2。
2.4 hsa-miR-367-3p的靶基因预测
TargetScan预测的hsa-miR-367-3p靶基因数量为396个,miRDB预测的靶基因个数为495个,2个数据库预测的靶基因取交集共筛选出152个靶基因,其中包括与cAMP信号通路、PI3K-AKT信号通路以及癌症信号通路相关的基因。
2.5 hsa-miR-367-3p靶基因的功能富集分析将2个数据库都预测到基因交集的152个hsa-miR-367-3p的靶基因用DAVID数据库作功能富集分析,发现hsa-miR-367-3p的靶基因涉及心室发育、RNA聚合酶Ⅱ启动子的转录负调节、RNA聚合酶Ⅱ启动子的转录等38个生物过程(P < 0.05),富集在神经元、突触、高尔基体等21个细胞组分(P < 0.05),参与蛋白质结合和磷脂酰肌醇结合、转录调节和磷脂酰胆碱转运蛋白活性等13个分子功能(P < 0.05),见表 2。
Gategory | GO number | Term | Count | P |
GOTERM_BP_DIRECT | 0045944 | Positive regulation of transcription from RNA polymeraseⅡpromoter | 16 | 0.009 |
GOTERM_BP_DIRECT | 0000122 | Negative regulation of transcription from RNA polymeraseⅡpromoter | 14 | 0.004 |
GOTERM_BP_DIRECT | 0003211 | Cardiac ventricle formation | 2 | 0.038 |
GOTERM_BP_DIRECT | 0006366 | Transcription from RNA polymeraseⅡpromoter | 12 | 0.002 |
GOTERM_CC_FAT | 0043005 | Neuron projection | 10 | 0.001 |
GOTERM_CC_FAT | 0097458 | Intracellular membrane-bound organelle | 13 | 0.001 |
GOTERM_CC_FAT | 0045202 | Synapse | 7 | 0.003 |
GOTERM_CC_FAT | 0005794 | Golgi apparatus | 18 | 0.001 |
GOTERM_MF_DIRECT | 0005515 | Protein binding | 92 | 0.001 |
GOTERM_MF_DIRECT | 0003730 | mRNA 3’-UTR binding | 4 | 0.007 |
GOTERM_MF_DIRECT | 0035091 | Phosphatidylinositol binding | 4 | 0.030 |
GOTERM_MF_DIRECT | 0001077 | Transcriptional activator activity, RNA polymeraseⅡcore promoter proximal region sequence-specific binding | 10 | 0.001 |
GOTERM_MF_DIRECT | 0008526 | Phosphatidylinositol transporter activity | 2 | 0.046 |
2.6 hsa-miR-367-3p靶基因的信号转导通路分析
利用DAVID数据库对取交集的152个候选靶基因进行生物通路富集分析。预测结果为16个通路,其中,预测靶基因集合显著富集于PI3K-AKT信号通路与癌症通路(P < 0.05),见表 3、图 3。
Term | Genotype | P |
PI3K-Akt signaling pathway | CCNE2、ITGA6、TSC1、ITGA5、ITGAV、FASLG、PIK3AP1、PIK3R3 | 0.003 |
Pathways prevalent in cancer | CCNE2、ITGA6、ITGAV、FASLG、MAPK8、APPL1、PIK3R3 | 0.020 |
cAMP signaling pathway | HCN2、ADRB1、ATP2B4、PPP1R12A、MAPK8、PIK3R3 | 0.001 |
Proteoglycans prevalent in cancer | ITGA5、ANK3、ITGAV、PPP1R12A、FASLG、PIK3R3、ITPR1 | 0.002 |
Focal adhesion | ITGA6、ITGA5、ITGAV、PPP1R12A、MAPK8、PIK3R3 | 0.002 |
Regulation of actin cytoskeleton | WASL、ITGA5、ITGA6、ITGAV、PIK3R3、PPP1R12A | 0.002 |
Small cell lung cancer | ITGA6、ITGAV、PIK3R3、CCNE2 | 0.022 |
Progesterone-mediated oocyte maturation | CPEB2、CPEB3、MAPK8、PIK3R3 | 0.024 |
Choline metabolism in cancer | WASL、MAPK8、TSC1、PIK3R3 | 0.035 |
Hepatitis B | DDX3X、FASLG、CCNE2、MAPK8、PIK3R3 | 0.019 |
Oocyte meiosis | CCNE2、CPEB2、CPEB3、ITPR1 | 0.044 |
Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy | DSC2、ITGA5、ITGA6、ITGAV | 0.012 |
Dilated cardiomyopathy | ADRB1、ITGA5、ITGA6、ITGAV | 0.022 |
3 讨论
miRbase分析发现,hsa-miR-367-3p在人、小鼠、玻璃海鞘、家兔等多个物种之间具有高度保守性。通过miRGator v3.0数据库对hsa-miR-367-3p在各个器官的表达情况进行分析,结果显示其在干细胞中表达丰富。TargetScan预测的hsa-miR-367-3p靶基因数量为395个,miRDB预测的靶基因个数为495个,2个数据库预测的靶基因取交集共筛选出152个靶基因,其中包括PI3K-AKT信号通路的基因:CCNE2、ITGA6、TSC1、ITGA5、ITGAV、FASLG、PIK3AP1等;癌症信号通路相关的基因:CCNE2、ITGA6、MAPK8、PIK3R3FASLG、APPL1等。功能富集分析发现,hsa-miR-367-3p的靶基因作用于多种生物过程、细胞组分和分子功能等,包括心室发育、神经元、突触、高尔基体以及蛋白质结合等。相关研究[5]表明,hsa-miR-367-3p作用于相关癌症,包括脑胶质瘤、子宫内膜癌、肝癌。研究[6]发现,miR-367-3p的靶基因CEBPA在脑胶质瘤中发挥作用。MA等[7]研究结果表明,miR-367-3p通过介导的HMGA2基因在子宫内膜癌中发挥作用,这表明miR-367-3p介导的HMGA2靶基因可能是子宫内膜癌的生物标志物。XU等[8]研究发现,miR-367-3p可以调节pAkt和pERK信号通路抑制肝癌细胞侵袭,其中的pAkt信号通路与预测出的hsa-miR-367-3p其中靶基因的信号转导通路相吻合。但是,hsa-miR-367-3p对癌症的作用机制还有待进一步研究,本研究通过对hsa-miR-367-3p进行生物信息学预测,个别预测出来的靶基因与通路已经被证实,更多的预测结果需要进一步的研究加以验证,本研究分析结果为hsa-miR-367-3p今后的相关研究提供了参考依据,并为癌症机制的研究提供了一些新的思路和方向。
[1] |
RAJAGOPALAN R, VAUCHERET H, TREJO J, et al. A diverse and evolutio-narily fluid set of microRNAs in arabidopsis thaliana[J]. Genes Dev, 2006, 20(24): 3407-3425. DOI:10.1101/gad.1476406 |
[2] |
ROOIJ EV, SUTHERLAND LB, LIU N, et al. Olson ENA signature patternof stress-responsive microRNAs that can evoke cardiac hypertrophy and hea-rt failure[J]. Proc Nat Acad Sci, 2006, 103(48): 18255-18260. DOI:10.1073/pnas.0608791103 |
[3] |
MATKOVICH SJ, HU Y, ESCHENBACHER WH, et al. Direct and indirect involvement of microRNA-499 in clinical and experimental cardiomyopathy[J]. Circ Res, 2012, 111(5): 521-531. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.112.265736 |
[4] |
THUM T, GROSS C, FIEDLER J, et al. MicroRNA-21 contributes to myocard-ial disease by stimulating map kinase signalling in fibroblasts[J]. Nature, 2008, 456(7224): 980-984. DOI:10.1038/nature07511 |
[5] |
BHAYANI MK, CALIN GA, LAI SY. Functional relevance of miRNA seq-uences in human disease[J]. Mutat Res, 2012, 731(1/2): 14-19. DOI:10.1016/j.mrfmmm.2011.10.014 |
[6] |
LIU XB, ZHENG J, XUE YX, et al. Piwil3/oip5-as1/miR-367-3p/cebpa feedback loop regulates the biological behavior of glioma cells[J]. Theranostics, 2018, 8(4): 1084-1105. DOI:10.7150/thno.21740 |
[7] |
MA J, LI D, KONG FF, et al. miR-302a-5p/367-3p-HMGA2 axis regulates m-alignant processes during endometrial cancer development[J]. Cancer Res, 2018, 37(1): 19-36. DOI:10.1186/s13046-018-0686-6 |
[8] |
XU J, LIN H, LI G, et al. MiR-367-3p increases sorafenib chemotherapy eff-icacy to suppress hepatocellular carcinoma metastasis through altering thean-drogen receptor signals[J]. EBioMedicine, 2016, 12(1): 55-67. DOI:10.1016/j.ebiom.2016.07.013 |