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SBC ceRNA芯片应用:eRNA与Super Enhancer RNA在转录调控中扮演的角色

增强子是真核生物中关键的顺式作用基因调控元件,能有效地促进基因表达。它们可以通过作为转录因子和辅助因子的结合平台来维持转录的精确控制。超级增强子是由一簇典型增强子串联组成的具有更强转录调控能力的顺式元件。而全基因组分析发现增强子和超级增强子可以普遍进行转录,产生eRNA和SE-lncRNA。它们都具有组织表达特异性,而且在影响增强子活性和其他不同机制来调控着基因表达。

 

这两年eRNA和SE-lncRNA的转录调控作用越来越受到关注,而其在不同生理或疾病状态下调控作用和机制研究开展的还比较少。大家来通过这篇文章的工作了解下在前列腺癌中,利用非编码RNA芯片和生物信息学手段(十大网赌信誉平台-赌博正规十大网站完成ceRNA芯片实验和生物信息分析工作,并作为第一编辑和共同通讯编辑),怎样筛选前列腺癌特异eRNA和SE-lncRNA,并预测它们潜在转录调控机制和临床应用方向吧。

 

前列腺癌(Prostate cancer ,PCA)是世界范围内男性最常见的癌症之一。目前前列腺癌特异性表达的eRNA和SE-lncRNA还没有被广泛筛选,其作用机制也亟待研究,这有助于阐明前列腺癌发生、发展的分子机制。文章首先利用 SBC ceRNA芯片对三对前列腺癌与癌旁样本进行了eRNA、 SE-lncRNA和mRNA表达谱分析,鉴定得到差异表达的681个eRNA和292个SE-lncRNA。并对不同实验下鉴定的活性增强子转录eRNA进行了分析,发现不同实验鉴定的活性增强子转录eRNA整体表达没有差异,但STARR-seq鉴定的开放与关闭增强子转录eRNA 的整体表达有明显差异。而SE-lncRNAs的整体表达略高于eRNAs。

 

图2:(a) STARR-seq在LNCap细胞系鉴定的开放与关闭增强子区eRNA表达值箱线图;(b)SE-lncRNA与eRNA表达值箱线图

 

接下来对芯片结果进行了验证,首先利用TCGA数据库中前列腺癌数据对结果进行验证,又利用实时荧光定量PCR的方法对已知前列腺癌相关基因和差异表达eRNA进行验证,均与芯片结果吻合。

 

那么这些eRNA和SE-lncRNA有哪些生物学功能呢?从几百个eRNA和SE-lncRNA如何着手展开研究呢?千万别忘记生物信息学手段哦。目前的研究发现eRNA主要起到顺式调控作用,那么首先预测eRNA的顺式潜在靶基因,eRNA靶基因富集分析发现主要参与通路都与肿瘤相关,GO功能主要富集到炎症、细胞黏附、凋亡等,还发现这其中有17个靶基因为已知的前列腺癌相关基因。

 

eRNA可能参与增强子-启动子环维持或招募特定转录因子,那么可以通过预测eRNA相关增强子、靶基因启动子的转录因子结合, eRNA相关增强子与eRNA靶基因启动子如果具有相同的转录因子结合,并且实验数据证明增强子和启动子具有DNA交互,即认为此eRNA参与了其相关增强子与靶基因启动子环维持或参与招募此转录因子。共挖掘到34个enhancer(eRNA)-转录因子-靶基因关系对,并对此建立eRNA参与的转录调控网络。又利用CTCF CHIP-seq数据与enhancer(eRNA)- 转录因子-靶基因关系对整合,预测出部分CTCF介导的调控机制。本文通过一系列数据挖掘为eRNA和SE-lncRNA在前列腺癌分子机制中的作用奠定基础并预测出潜在调控方向,同时也为发展前列腺癌的医疗和治疗提供了一个新的视角。

 

图3:(a)差异表达eRNA与其靶基因热图

 

图4:eRNA参与的增强子-转录因子-靶基因调控网络