普通的mRNA好比是一条高速公路,路上会有很多会排出尾气的汽车(核糖体),它们边在mRNA上跑边产生多肽尾气,一条高速路上会有很多辆车(多聚核糖体Polysome),车越多、开得越快,尾气就越大(蛋白表达量就越高),这个时候,在路快到尽头的地方(mRNA的3’UTR上)就出现了一个交警(miRNA聚合一些蛋白的RISC,RNA-Induced SilencingComplex,RNA诱导沉默复合体),他稳稳地站在路的最后(通过RISC中的MiRNA与3’UTR互补,结合到mRNA的3’UTR上),整个车队就停下来了,尾气也没了(蛋白表达降低)。好了,现在也明白为什么过miRNA之后下游基因的mRNA变化不大,但蛋白会有变化了吧?因为警察是不会拆路的……
细胞内,受microRNA 调控的各种分子(包括 mRNA、lncRNA、circRNA ),也以microRNA为中心相互影响,构成了ceRNA网络,这网络如同城市内复杂的交通网络。
1.ceRNA介绍
得益于高通量测序和生物信息学的发展,人们通过生物信息学的方法,在高通量测序的数据中发现了许多传统试验无法挖掘的RNA 。近几年大热的长链非编码RNA(lncRNA)、环状RNA(circRNA)都成为了科研工作者新的研究热点。这类新型的非编码RNA 除了转录前调控等功能外,一个重要的功能就是像海绵一样对microRNA有吸附作用。这种具有microRNA 吸附作用的RNA ,我们称作内源性竞争结合RNA(Competitive endogenous RNA, ceRNA),这就是ceRNA的由来。
ceRNA调控网络(ceRNA networks)指这些非编码RNA,如lncRNA和circRNA 等会竞争结合microRNA ,导致microRNA 调控的靶基因发生变化,最终体现在蛋白的表达水平上,而microRNA 处于ceRNA 调控网络中的核心地位。一个ceRNA 可以结合多个microRNA,这些ceRNA 上与microRNA 结合的位点被称作microRNA 识别元件(microRNA recognition elements, MREs)。通常ceRNA 上有一个甚至多个MRE,当ceRNA表达量上升时,microRNA 就会被竞争结合,从而导致mRNA 转录水平上升,最后蛋白表达水平上升,反之亦然。
2.ceRNA 研究思路
通过全转录组测序(例如使用去核糖体等建库方法),获取lncRNA、mRNA、circRNA、microRNA 等不同RNA分子表达量信息,可以从表达相关性、microRNA靶向性、蛋白互作等方面研究他们之间的相互关系。 1.靶向性 2.表达相关性 3.蛋白互作(PPI) ceRNA调控机制作为普遍存在的现象,但是并非任何mRNA、lncRNA、circRNA都能够具有microRNA 识别元件(microRNA recognition elements, MREs),对于不具有共有 MREs的mRNA、lncRNA、circRNA来说,就不存在ceRNA调控机制。也就是说有些 lncRNA、mRNA 和circRNA有不存在结合情况。 基于上述背景,爱默生物制定以下通用分析流程:
爱默生物全转录组联合分析,在全转录组标准分析(ployA RNA-seq、circRNA-seq、microRNA-seq、lncRNA-seq)的基础上,进行ceRNA分析、共表达分析、PPI 核心基因分析、富集差异基因通路的联合,构建与客户在研究相关的核心基因的网络图。具体如下: ●差异分析:选取标准的全转录组分析中的组合间差异表达分子 ●靶向分析:根据ceRNA 假说,使用targetscan、miranda预测lncRNA-microRNA、circRNA-microRNA、mRNA3utr-microRNA靶向关系; ●共表达分析(个性分析):lncRNA、circRNA具有吸附microRNA的类海绵作用,与 mRNA 竞争获取microRNA;同时基于靶向关系,筛选出靶向中皮尔森负相关的关系; ●PPI核心网络(个性分析):基于差异表达基因,研究对应蛋白之间的相互作用网络,有助于挖掘核心的调控基因; ●富集差异基因通路(个性分析):从差异基因或者核心网络在KEGG、GO、GSEA 等功能富集结果,挑选出与自身研究相关的通路,以便构建研究相关网络; ●在以上的分析结果中,构建lncRNA-microRNA-mRNA3utr网络图,和lncRNA-microRNA-mRNA3utr网络图; ●以microRNA 为核心,构建lncRNA-circRNA-mRNA-microRNA四者之间的网络图; ●若需实验验证关键分子服务,请联系售后或技术支持。 circRNA-miRNA-mRNA lncRNA-miRNA-mRNA lncRNA-circRNA-mRNA-miRNA |