近年來，已經(jīng)有越來越多的證據(jù)揭示了mRNA-miRNA-lncRNA網(wǎng)絡(luò)在多種人類癌癥中的作用，今天小編就為大家介紹一篇今年發(fā)表的關(guān)于競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（ceRNA）的文章[A novel mRNA-miRNA-lncRNA competing endogenous RNA triple sub-network associated with prognosis of pancreatic cancer ]。胰腺癌在美國(guó)是第三大癌癥引發(fā)死亡的疾病，并且胰腺癌也是世界上最迅速致命的癌癥之一，其死亡率幾乎等于其發(fā)病率。此外，胰腺癌缺乏明顯的早期癥狀，導(dǎo)致大多數(shù)胰腺癌患者在晚期被診斷。近年來，盡管胰腺癌的手術(shù)、化療、放療等方面取得了巨大的進(jìn)展，但預(yù)后仍然極為不樂觀，5年死亡率仍接近100%，這篇文章對(duì)mRNA-miRNA-lncRNA網(wǎng)絡(luò)與胰腺癌的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的刻畫。
首先讓我們了解一下文章的主要方法：
1)?通過挖掘GSE16515和GSE15471數(shù)據(jù)集首先發(fā)現(xiàn)了相關(guān)差異表達(dá)基因(DEGs)
2)?利用DAVID進(jìn)行功能富集分析
3)?使用STRING數(shù)據(jù)庫(kù)建立蛋白質(zhì)互作（PPI）網(wǎng)絡(luò)，并且使用Cytoscape的 CytoHubba插件識(shí)別hub基因。
4)?分別使用miRTarBase和miRNet數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)mRNA上游的miRNA以及l(fā)ncRNA.
5)?利用GEPIA，Kaplan-Meier plotter，starBase對(duì)基因，miRNA，lncRNA進(jìn)行表達(dá)生存相關(guān)的分析。
接下來讓我們看下文章都得到了哪些結(jié)果吧
結(jié)果一：在胰腺癌中篩選顯著差異表達(dá)的基因
圖1
圖1為作者在GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中找到胰腺癌基因表達(dá)的兩個(gè)數(shù)據(jù)集(GSE16515和GSE15471)。隨后，使用進(jìn)行差異表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)每個(gè)數(shù)據(jù)集中存在一些DEGs。這些來自GSE16515和GSE15471數(shù)據(jù)集的DEGs分別如圖1A和圖1B所示。接下來，進(jìn)一步確定了兩個(gè)數(shù)據(jù)集中普遍出現(xiàn)的一些差異表達(dá)基因。如圖1C和圖1D所示，共識(shí)別出734和180個(gè)上調(diào)和下調(diào)的胰腺癌顯著DEGs。
結(jié)果二：對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行功能富集分析
圖2
圖3
為了預(yù)測(cè)這些顯著DEGs的潛在生物學(xué)功能和相關(guān)的通路，利用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行功能富集分析，包括GO和KEGG通路。上調(diào)差異表達(dá)基因的功能富集結(jié)果如圖2A-C所示，下調(diào)差異表達(dá)基因的功能富集分析結(jié)果如圖2D-E所示。而圖3的A和B分別展示了KEGG的功能富集分析結(jié)果。A圖展示了上調(diào)的差異表達(dá)基因的功能富集結(jié)果，B圖展示了下調(diào)的差異表達(dá)基因的功能富集分析結(jié)果。
結(jié)果三：蛋白質(zhì)互作（PPI）網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析
圖4
表1
基于STRING?數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建的顯著上調(diào)的差異表達(dá)的PPI網(wǎng)絡(luò)和顯著下調(diào)的PPI網(wǎng)絡(luò)如圖4A,C所示。根據(jù)節(jié)點(diǎn)度，我們?cè)谶@些顯著的差異表達(dá)基因中發(fā)現(xiàn)了一些hub基因。為了更好的可視化，前30的上調(diào)相互作用使用Cytoscape展示如圖4B而下調(diào)的相互作用如圖4D.并且這些基因的度如表1所示。
結(jié)果四：識(shí)別胰腺癌中的關(guān)鍵基因
圖5
為了識(shí)別乳腺癌中的key基因，作者進(jìn)一步對(duì)之前找到的hub基因進(jìn)行了生存分析，生存分析的結(jié)果如圖5所示，最終發(fā)現(xiàn)了7個(gè)高表達(dá)并且與差的預(yù)后顯著相關(guān)的基因，進(jìn)一步也發(fā)現(xiàn)了2個(gè)表達(dá)降低并且與好的預(yù)后有關(guān)的基因。
結(jié)果五：預(yù)測(cè)和驗(yàn)證關(guān)鍵基因上游的關(guān)鍵miRNA
圖6
圖7
作者使用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的microRNA-target基因相互作用數(shù)據(jù)庫(kù)miRTarBase預(yù)測(cè)了9個(gè)關(guān)鍵基因的上游miRNA,并且在研究中，只納入了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的microRNA-target基因相互作用。最后，一共識(shí)別了33個(gè)miRNAs，它們可能調(diào)控6個(gè)關(guān)鍵基因(ITGB1、MMP9、STAT1、CXCL8、CDK1和ACTB)的表達(dá)，如圖6所示。而圖7顯示了生存分析的結(jié)果，表明33個(gè)miRNA中有8中可以作為預(yù)后標(biāo)志。
結(jié)果六：預(yù)測(cè)和驗(yàn)證關(guān)鍵miRNA上游的關(guān)鍵lncRNA
圖8
越來越多的研究表明，lncRNA通過競(jìng)爭(zhēng)共享的miRNA起著與mRNA相互作用的作用。鑒于這一理論，作者使用在線數(shù)據(jù)庫(kù)miRNet進(jìn)一步預(yù)測(cè)了那些可能與8種關(guān)鍵miRNA結(jié)合的lncRNAs。共發(fā)現(xiàn)了90個(gè)lncRNA?；赾eRNA假設(shè)，lncRNA和miRNA之間存在負(fù)相關(guān)。因此，又使用GEPIA數(shù)據(jù)庫(kù)分析了這些lncRNA在胰腺癌中的表達(dá)。與正常人相比，90個(gè)lncRNA中僅10個(gè)在胰腺癌樣本中顯著上調(diào)。對(duì)10種上調(diào)的lncRNA的后續(xù)生存分析表明，SCAMP1，HCP5，MAL2和LINC00511高表達(dá)的患者具有不利的預(yù)后。結(jié)合這些預(yù)測(cè)的lncRNA的表達(dá)分析和生存分析的結(jié)果，我們重新定義了4個(gè)lncRNA（SCAMP1，HCP5，MAL2和LINC00511）作為關(guān)鍵的lncRNA，如圖8所示。
結(jié)果七：構(gòu)建關(guān)鍵的胰腺癌mRNA-miRNA-lncRNA網(wǎng)絡(luò)
圖9
表2
如圖9所示，通過一系列計(jì)算機(jī)模擬分析，構(gòu)建了胰腺癌中關(guān)鍵的mRNA-miRNA-lncRNA競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)共包含9個(gè)mRNA-miRNA對(duì)（MMP9-miR-132-3p，MMP9-miR-133a-5p，MMP9-miR-29b-3p，MMP9-miR-491-5p，ITGB1-miR-192-5p， ITGB1-miR-29c-3p，ITGB1-miR-29b-3p，ITGB1-miR-9-3p和STAT1-miR-140-5p）以及7個(gè)miRNA-lncRNA對(duì)（miR-132-3p-SCAMP1，miR-29b-3p-HCP5，miR-140-5p-HCP5，miR-29c-3p-HCP5，miR-140-5p-MAL2，miR-29b-3p-LINC00511?和?miR-29c-3p-LINC00511)?以及7 mRNA-lncRNA 對(duì) (MMP9-SCAMP1, MMP9-LINC00511, MMP9-HCP5, ITGB1-HCP5, ITGB1-LINC00511, STAT1-HCP5 和 STAT1-MAL2).如表2所示，9個(gè)mRNA-miRNA對(duì)中的6個(gè)（MMP9-miR-132-3p，MMP9-miR-29b-3p，MMP9-miR-491-5p，ITGB1-miR-192-5p，ITGB1-miR- 29c-3p，ITGB1-miR-29b-3p），7個(gè)miRNA-lncRNA對(duì)中的3個(gè)（miR-29b-3p-HCP5，miR-140-5p-MAL2和miR-29c-3p-LINC00511）和7個(gè)mRNA-lncRNA對(duì)中的四個(gè)（MMP9-HCP5，ITGB1-HCP5，STAT1-HCP5和STAT1-MAL2）符合ceRNA機(jī)制?？紤]到所有三個(gè)水平，我們構(gòu)建了一個(gè)新的mRNA-miRNA-lncRNA子網(wǎng)絡(luò)，MMP9 / ITGB1-miR-29b-3p-HCP5與胰腺癌的預(yù)后顯著相關(guān)。子網(wǎng)絡(luò)還有望在未來被開發(fā)為診斷生物標(biāo)志物或胰腺癌的治療靶向。
到這里，這篇文章的主要內(nèi)容就介紹完了，可以看出作者用基因的差異表達(dá)，功能富集分析，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析這些生物信息學(xué)方法對(duì)胰腺癌的ceRNA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了詳細(xì)的刻畫，這種分析流程值得我們學(xué)習(xí)借鑒。
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