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miRNA測序應用于阿爾茨海默氏癥新機制的研究

瀏覽次數:2997 發布日期:2017-2-23  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負

伯豪客戶miRNA測序發現阿爾茨海默氏癥新機制

阿爾茨海默氏癥(Alzheimer's disease,AD)是一種神經性疾病。有研究表明,miRNA-Seq和全基因組測序鑒定到了一些非編碼RNA可能參與了其中的疾病形成。競爭性內源RNA(ceRNA)是非編碼RNA執行生物學功能的一種重要方式。然而,相對于其重要的生物學功能,只有部分的非編碼RNA在阿爾茨海默氏癥中被鑒定到。來自北京大學深圳校區的研究人員通過兩篇文章(兩篇文章miRNA測序服務由伯豪生物提供)詳細描述了非編碼RNA在阿爾茨海默氏癥中的表達特點,構建了基于全轉錄組測序和miRNA-Seq的ceRNA調控網絡。并且使用了雙熒光酶活系統評估了ceRNA在AD中可能的分子機制。其中,4個lncRNA和5個miRNA在AD相關的基因庫中富集。其中,核酸酶P RNA元件H1(Rpph1)在APPswe/PS1 ∆ E9中表達量上調。分子機制研究發現,Rpph1結合miR326-3p/miR-330-5p從而促進了CDC42的表達。對Rpph1過表達的表型觀察研究發現,在基礎培養條件下,海馬神經的樹狀脊柱的強度顯著增強。

研究思路

結果

APPswe/PS1 ∆ E9小鼠的miRNA-Seq

研究人員首先對攜帶APPswe與PS1 ∆ E9的2個轉基因小鼠與其對照進行了miRNA測序。結果發現,分別有30個和24個miRNA表達量出現變化。其中,9個已知的miRNA在兩組中均有差異。對其靶基因進行預測并且功能標注發現,靶基因主要富集在PI3K/Akt信號通路(圖1)。


圖1: PIK/AKT通路中,差異miRNA與其靶基因的網絡圖

APPswe/PS1 ∆ E9小鼠的全轉錄組測序

除了miRNA測序之外,研究人員還對12個月大的APPswe/PS1 ∆ E9小鼠進行了全轉錄組測序。47個lncRNA和286個mRNA表達出現差異(圖2A-D)。由于lncRNA可能純在ceRNA的潛在生物學功能,研究人員對47個差異lncRNA進行了miRNA靶標的預測。結果發現,9個miRNA可能是其中4個lncRNA的下游靶標(圖2E)。


圖2: APPswe/PS1 ∆ E9小鼠與對照的差異lncRNA和mRNA。

miRNA下游靶標的預測與功能富集

由于miRNA存在以序列互補的方式對下游mRNA表達進行調控,因此研究人員又預測了miRNA可能的下游mRNA靶標,一共鑒定到了1082個mRNA,其中173個mRNA在最相關的8個AD信號通路中富集。


圖3: APPswe/PS1 ∆ E9小鼠的競爭性內源RNA網絡圖。

Rpph1在APPswe/PS1 ∆ E9小鼠中表達量升高

為了對具體的非編碼RNA影響AD的分子機制有進一步認識,研究人員對4個核心lncRNA進行了分析。Rpph1與Gm15477表達量在Rpph1在APPswe/PS1 ∆ E9小鼠中顯著升高。其中Rpph1預測到了2個miRNA靶標:miR-326-3p and miR-330-5p(圖4)。


圖4: Rpph1在APPswe/PS1 ∆ E9小鼠中表達量升高

Rpph1通過結合miR-330-5p間接影響CDC42表達

為了對Rpph1的具體分子機制有進一步研究,研究人員對Rpph1與其下游靶標進行了分子機制研究。研究發現,Rpph1通過結合miR-330-5p間接影響CDC42表達(圖5)。


圖5: Rpph1分子機制研究。

Rpph1促進海馬神經樹狀脊椎形成

最后,研究人員對Rpph1進行了過表達以及敲除轉基因小鼠模型的構建,并且對其進行了表型觀察。結果表明,Rpph1促進海馬神經樹狀脊椎形成。


圖6: Rpph1促進海馬神經樹狀脊椎形成。

結論

本工作首次構建了阿爾茨海默氏癥的APPswe/PS1 ∆ E9小鼠ceRNA調控網絡。其中Rpph1/miR-330-5p/CDC42的調控主線可能對AD疾病進程存在重要關系。這些研究進展為我們進一步認識阿爾茨海默氏癥有了更好的支撐。

原文出處:

Cai YF, Sun ZL, Jia HZ, et al.Rpph1 upregulates CDC42 expression and promotes hippocampal neuron dendritic spine formation by competing with miR-330-5p. Front Mol Neurosci.2017.

Luo HX, Wu Q, Ye XY, et al.Genome-Wide Analysis of miRNA Signature in the APPswe/PS1DE9 Mouse Model of Alzheimer’s Disease. Plos One.2014.

發布者:上海伯豪生物技術有限公司
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