circRNA和circRNA-miRNA-mRNA网络在变应性鼻炎发病机制中的作用

发布时间：2020-04-26 01:05

【摘要】：【目的】变应性鼻炎(allergic rhinitis,AR)是一种常见的上呼吸道慢性非感染性炎性疾病。环状RNA(circular RNA,circRNA)作为与mRNA竞争的内源性RNA在多种疾病中发挥重要作用。本研究旨在通过构建circRNA-miRNA-mRNA网路,综合分析circRNA在AR鼻黏膜中的表达和作用机制。【方法】本实验利用第二代高通量测序技术,分析AR和对照鼻黏膜组织circRNA、miRNA和mRNA的表达谱。着重分析鼻黏膜中circRNA表达及特征,并以差异倍数大于1.5、p0.05为标准筛选出大量差异表达(differential expression,DE)的circRNA,根据总的差异circRNA富集结果,按照p值排序,提取p值较小的前300个miRNA-circRNA相互作用对,绘制circRNA-miRNA靶标互作网络图。以同样的标准,筛选出DEmiRNA和DEmRNA。根据生物信息学分析miRNA-targets(circRNA或mRNA)相互作用和表达值相关性检测,构建基于ceRNA原理的DEcircRNA-DEmiRNA-DEmRNA网络。对网络中有ceRNA关系的编码基因使用注释及可视化数据库,得到基因本体(gene ontology,GO)功能注释以及京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集情况。最后,我们对hsa_circ_0008668、hsa_circ_0029853、circTRIQK和circRNA_01002进行了Sanger测序和qRT-PCR定量分析。【结果】对测序结果分析,共预测出30 936个circRNA,其中已知circRNA有12 376个,新发现18 560个。在鼻黏膜circRNA类型中正义外显子最多,circRNA转录本中的外显子数量主要在1-7个之间,长度大多集中在200-400 bp之间和2000 bp区域。AR鼻黏膜中筛选出DEcircRNA共264个,其中上调120个,下调144个。异常表达miRNA和mRNA分别有28个和228个。ceRNA网络中DEcircRNA-DEmiRNA-DEmRNA关系对共有64个,由11个circRNAs、17个miRNAs、29个mRNAs构成。GO和KEGG通路富集显示网络中基因涉及Wnt信号通路、TNF、炎症反应和PI3K-Akt信号通路、Toll样受体(Toll like receptors,TLR)等多种与AR相关的机制通路。Sanger测序和qRT-PCR定量分析,结果显示hsa_circ_0008668、circTRIQK在AR中表达上调,hsa_circ_0029853、circRNA_01002在AR中表达下调,与测序结果一致。鼻黏膜中circRNA与AR显著相关。【结论】circRNA与AR显著相关,circRNA的miRNA分子海绵效应在AR的发病中可能扮演重要作用。circRNA可能为AR精准医学的发展提供新方向。
【图文】：

图 1.A. 检测到的 circRNA 中，已知 12376 个，新发现 18560 个；B. circRNA 产物分布的盒状图。归一化后，6 个样本间 log2 比值的分布基本相同；C. 显示 circRNA 在染色体上的表达分布；D. circRNA 的 RPM（spliced reads per millon）密度分布。（3）根据 circRNA 基因结构分析 circRNA 类型，所鉴定的 circRNA 中，反义链 1119 个，正义链 29335 个，其中正义外显子最多，占 93%（图 2A）。此外，circRNA 转录本中的外显子数量主要在 1-7 个之间（图 2B）。circRNA 序列长短分析表明，，circRNA 转录产物大多在 200-400 bp 和>2000 bp 区域（图 2C）。分层聚类结果表明，样品间的差异表达的 circRNA 表达模式是可以区分的（图 2D）。

图 2. circRNA 的特点。A. circRNA 类型；B. circRNA 外显子数的分布；C. circRNA 序列长度；D. circRNA 的热图和层次聚类，红色和蓝色分别表示高、低相对表达，每一个 RNA 都用一排彩色盒子表示，每一个样本目前都用一列表示。（4）以 p<0.05、差异倍数>1.5 为标准，发现共有 264 个 circRNAs 表达有差异，其中上调 120 个，下调 144 个（补充的表 1）。circRNA 可作为 miRNA 分子海绵，解除其抑制靶向基因表达的作用。为了探索 miRNA 与 circRNA 之间可能的相互作用，我们根据总的差异 circRNA 富集结果，按照 p 值排序，提取 p值较小的前 300 个 miRNA-circRNA 相互作用对，利用 R network 软件包绘制circRNA-miRNA 靶标互作网络图（图 3）。
【学位授予单位】：南京医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R765.21

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本文编号：2640901