circRNA测序

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经典案例

SAMP8小鼠模型中系统分析基于circRNA的内源竞争RNA作用网络分析

Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain

期刊:Molecular Therapy
影响因子:6.68
发表单位:北京师范大学
发表年份:2017年6月

一、研究背景

阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经退化性疾病之一。有研究表明,circRNA相关的ceRNA网络可能在许多疾病过程中起着关键作用。本研究利用RNA-seq技术,对7月龄的快速老化模型 小鼠8(SAMP8)的脑组织进行了基于circRNA的ceRNA作用网络的系统分析。

二、方法流程

取材

选择7月龄的SAMP1和SAMP8 雄性小鼠(各45只)为实验材 料,两个组又分别分为3个小 组,每个小组为15只小鼠,每 个小组3个生物学重复。

建库

提取Total RNA,去rRNA构 建链特异性文库和small RNA 文库

测序

利用Illumina HiSeq 进行 双端测序

分析

circRNA、miRNA及mRNA测序分析 基因差异表达分析
circRNA相关ceRNA网络关联分析,
GO富集分析
关联分析

三、研究结果

1.circRNA-Seq、miRNA-Seq以及mRNA-Seq

测序通过RNA-Seq测序分析最终得到34,096个 circRNA,1298个成熟的miRNA(其中1226个为 known miRNA和72个novel miRNA)以及74,885个 蛋白质编码的转录本,这些基因用于后续的分析。

2.SAMP8 与SAMR1两组小鼠间的差异表达分析

本研究结果表明,两组小鼠间存在有235个发生显著差异的 circRNA转录本(其中94个发生上调和141个发生下 调)。基于TPM分析,检测到两个组之间有30个发生显著 差异的miRNA,其中在SAMP8小鼠中有12个表达上调的 miRNAs,在SAMP1小鼠中有18个表达上调的miRNAs。 最后本研究还利用FPKM鉴定出SAMP8小鼠中1,202个发 生显著差异的mRNA转录本,其中有716个转录本上调表 达,486个下调表达(图1C)。

3. circRNA相关ceRNA网络的构建

基于本研究中的RNA-seq数据,首次对SAMP8小鼠大脑中的一个 ceRNA网络进行了鉴定。我们选择了235个circRNA和1202个差 异表达的mRNA,及MRE的常见结合位点(30个显著差异的miRNA)。结果显示,ceRNA网络覆盖了两种情况(图2A和4B): 一种是circRNA(在SAMP8小鼠中上调)-miRNA(在SAMP8小 鼠中下调)-mRNA(在SAMP8小鼠中上调)的调控网络,另一 种是circRNA(在SAMP8小鼠中下调)-miRNA(在SAMP8小鼠 中上调)-mRNA(在SAMP8小鼠中下调)的调控网络。

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4. GO功能注释

通过对circRNA进行GO分析,发现159个GO条目发生了显著富集。包括细胞内,胞内物质组成和代谢过程等。此外,还发现了几种与认知相关的terms,如轴突末端、突触等。circRNA相关的 ceRNA网络从不同的角度参与了AD的病理进展。

5.关联分析

本研究通过设置三个限制因素,以进一步研究circRNA相关的ceRNA网络和AD之间最可能的关系。首先,选择性地分析了在SAMP8和SAMR1小鼠之间应该发生显著差异表达的成对的 circRNA、miRNAs及其靶基因(矫正p<0.05)。其次,选择的circRNAs、miRNAs及其靶基因的表达量在小鼠脑中应该处于一定的数量级。最后,所选择的成对基因要与AD相关联。根据前面的三个要求完成检测,结果表明本研究中所预测到的circRNA-associated-ceRNA网络可能参与了AD的调控。

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四、研究结论

本研究利用RNA-seq分析阐明了SAMP8和SAMR1小鼠大脑中circRNA相关ceRNA调控网络谱。进一步扩充了关于ceRNA生物学知识,有助于了解其在AD发病机制中的调控作用。这些新的ceRNA是AD的潜在生物标志物或治疗靶点,为临床诊断、治疗和预防AD提供了宝贵的资源。

参考文献

Shuai Zhang, Dina Zhu, Hong Li, et al. Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain[J]. Molecular Therapy the Journal of the American Society of Gene Therapy, 2017.

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