南京医科大学最新文章：癌细胞中的RNA表达模式

　　系统生物学认为, 生命体是一个复杂的动态变化网络, 对于生命的研究需要从整体出发, 研究生命网络中的这些复杂的相互作用和调控关系, 而不是仅孤立地研究各个网络中的节点。近期针对非编码RNA，来自南京医科大学的研究人员进行了深入探索，旨在构建全基因组水平编码-非编码 RNA调控网络, 探讨 ncRNA 和 mRNA 之间的相互作用模式, 结合转录调控网络, 初筛参与病变进程的关键 RNA 分子, 从而揭示不同表型的乳腺肿瘤发生发展过程中多种 RNA 生物分子的动态表达变化, 通过人群验证潜在的跨分子生物标志物, 进一步探讨其作为乳腺肿瘤诊断预后生物标志物的潜在价值, 为完善一个多通路、多层次的基因调控网络以解析恶性肿瘤的发生和发展机制奠定基础, 为准确地预测、诊断、个体化治疗、预后评价以及新药的设计和研发提供理论依据。

　　长期以来, 由于受中心法则的影响, 对 RNA 的研究集中在 mRNA, tRNA 和 rRNA, 对其功能的探索也主要定位于蛋白质的翻译。 近年来, 一类不具有蛋白编码能力却能转录的非编码 RNA(non-coding RNA, ncRNA)在肿瘤相关基因中的研究越来越多。 根据ncRNA分子大小可分为非编码小RNA和非编码长链RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。 非编码小 RNA的长度一般为几十到几百核苷酸, 其中以微小RNA(microRNA, miRNA)和小干扰 RNA(small in-terfering RNA, siRNA)的研究较多, 也较为成熟。 而lncRNA 的研究刚刚起步, 多数 lncRNA 的特点和生物学功能尚不是很清楚。

　　lncRNA 是一类长度超过 200 nt, 不具备蛋白编码功能的基因转录产物, 大多由 RNA 聚合酶Ⅱ转录而来, 且缺少有意义的可读框 (open reading frame, ORF)。 与 mRNA 相比, lncRNA的整个序列的保守性较差, 易受进化的压力形成物种内部表型差异。 但是 lncRNA 具有极其保守的二级结构, 剪切位点极为稳定。 这一点预示着 lncRNA 很可能有重要的生物学功能。

　　不同 RNA 分子组成的调控网络调节着肿瘤细胞编码蛋白的癌基因和抑癌基因的表达, 从而参与调节肿瘤细胞的多种生命现象。 有关 ncRNA 调控肿瘤在部分交叉研究领域刚刚开展, 目前尚缺乏系统和深入的研究。

　　在这篇文章中，研究人员利用 microarray 分别获得 MCF-7(雌激素受体阳性, ER+)和 MDA-MB-231(雌激素受体阴性, ER+)两种乳腺肿瘤细胞的 miRNA, lncRNA 和 mRNA 表达谱。 筛选差异表达的miRNA, 预测其靶基因； 对 lncRNA 和 mRNA 芯片数据进行生物信息学分析, 对差异基因进行gene ontology (GO)和pathway(信号通路)分析。 对差异表达的mRNA和miRNA的靶基因作交集, 再与差异表达的lncRNA建立共表达关系, 在mRNA-lncRNA共表达网络中导入miRNA-mRNA 相互作用, 借此获得关键 miRNA-mRNA-lncRNA 相互作用。

　　结果研究人员发现雌激素受体表型不同的乳腺肿瘤细胞中 mRNA 和非编码 RNA 的表达有显著性差异。 在差异表达的 miRNA中, miR-19a-3p, miR-19b-3p等在 MCF-7细胞中表达明显下调, miR-148b-3p等在 MCF-7 细胞中表达显著上调。 差异表达 miRNA 的靶基因分析结果显示, miR-19a-3p 和miR-19b-3p 的靶基因为 ESR1； 在差异表达的 lncRNA 中, uc001vet。1(DLEU1, Fc=15。44), uc001ver。2(DLEU1, Fc=4。13)在 MCF-7 细胞中的表达明显增高。

　　共表达分析表明, ESR1 与uc001vet。1 和 uc001ver。2 具有较高的共表达系数, 而且 miR-19a 和 miR-19b 与 DLEU1 均在13号染色体上。 推断 miR-19a和 miR-19b可能与 DLEU1共同作用影响 ESR1的表达。 由此推断 miRNA-mRNA-lncRNA 相互作用影响不同雌激素表型乳腺癌肿瘤细胞的发生发展, 雌激素受体可能受 miRNA和 lncRNA的共同调控作用。