長鏈非編碼RNA CASC9的靶基因預(yù)測及信號通路富集分析

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）為長度超過200 個nt的RNA 分子，其本身不編碼蛋白，但在多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著調(diào)控作用

。研究表明

，lncRNA 與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移、耐藥及預(yù)后密切相關(guān)。癌癥易感候選基因9（cancer susceptibility candidate 9，CASC9）作為lncRNAs 家族的一員，被首次發(fā)現(xiàn)是在食管癌中的致癌作用，近年來被證實與越來越多的人類惡性腫瘤相關(guān)，其中大多數(shù)來源于鱗狀上皮組織

。但目前對于長鏈非編碼RNA CASC9的研究多為針對單獨的靶點進行細胞內(nèi)的實驗研究，很少涉及對長鏈非編碼RNA CASC9 在細胞內(nèi)功能的整體研究，這使得對長鏈非編碼RNA CASC9的功能至今還不明確。為了全面闡明長鏈非編碼RNA CASC9在細胞內(nèi)的調(diào)控分子功能及生物學(xué)過程，本研究運用生物信息學(xué)分析方法，分析CASC9 在細胞內(nèi)的調(diào)控靶基因及信號通路，并對其進行生物學(xué)功能注釋，探索CASC9 在細胞內(nèi)的功能作用和分子機制。

1 資料與方法

1.1 lncRNA CASC9 靶基因預(yù)測 經(jīng)NCBI 基因數(shù)據(jù)庫查詢lncRNA CASC9的序列，經(jīng)miRDB 數(shù)據(jù)庫（http://www.mirdb.org/）和Starbase3.0 數(shù)據(jù)庫（https://starbase.sysu.edu.cn/index.php）預(yù)測與CASC9 有miRNA-lncRNA 互作關(guān)系的miRNA，將miRDB 數(shù)據(jù)庫預(yù)測到miRNA 與Starbase3.0 數(shù)據(jù)庫預(yù)測到的miRNA 取交集進行進一步分析。

1）社會急需。醫(yī)療資源短缺、解決“看病難”根本出路在于深化醫(yī)學(xué)教育改革[3]。多年來，由于我國臨床醫(yī)學(xué)培養(yǎng)的研究生大多重于學(xué)術(shù)能力培養(yǎng)，輕臨床技能培養(yǎng)。我國醫(yī)學(xué)教育改革正在全面推進醫(yī)教協(xié)同，構(gòu)建中國特色的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)體系。可以培養(yǎng)既要有一定學(xué)術(shù)能力，又能勝任臨床醫(yī)生職責(zé)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才[4]。

1.2 miRNAs 靶基因預(yù)測 在Starbase3.0 數(shù)據(jù)庫中分別對miRNA 進行靶基因預(yù)測，選取預(yù)測程序個數(shù)為3，取預(yù)測到靶基因的評分排序前5 個，通過DAVI數(shù)據(jù)庫進行靶基因的GO 注釋和信號通路富集分析（Pathway）。

年初召開專題部署會議，各委室結(jié)合自身特點和履職重點確定年度議題，明確預(yù)期目標(biāo)和實現(xiàn)舉措；工作推進中，各委室積極走上去對接、走出去學(xué)習(xí)、走下去調(diào)研，專門科室定期調(diào)度、組織開展情況交流，推動各項工作做精做細做實；年底，對委室探索情況和經(jīng)驗材料進行分析匯總，對相關(guān)成果結(jié)集出版。各委室積極探索實踐，在深度調(diào)研、專題詢問、流程規(guī)范、借助外腦等方面形成了一批可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗做法，有效帶動了機關(guān)整體工作水平的提升。

2.3 信號通路富集分析 長鏈非編碼RNA CASC9通過hsa-miR-383-5p 作用的靶基因主要調(diào)控泛素化降解及MAPK 信號通路的作用過程；通過hsamiR-423-5p 作用的信號通路主要是RAS 信號通路及雌激素受體信號通路；通過hsa-miR-3184-5p作用的靶基因主要調(diào)控MAPK 信號通路，RAS 信號通路及雌激素受體信號通路；通過hsa-miR-146b-5 作用的信號通路包括自噬及粘附信號通路；通過hsa-miR-146a-5p 作用的靶基因主要調(diào)控蛋白質(zhì)的泛素化降解，p53 信號通路及細胞周期過程，見圖2。

2 結(jié)果

對“物資采購、工程建設(shè)、合資合作、油品銷售”等對外交易重點領(lǐng)域缺乏有效的監(jiān)管措施，存在潛在的違規(guī)風(fēng)險隱患；對商業(yè)伙伴的合規(guī)管理，限于資質(zhì)審查，對于商業(yè)伙伴的合規(guī)情況，調(diào)查較少，有的項目甚至沒有進行合規(guī)調(diào)查。

CASC9 最先被發(fā)現(xiàn)是在食管癌中的致癌作用，后續(xù)研究證實越來越多的人類惡性腫瘤與CASC9相關(guān)，其中大多數(shù)來源于鱗狀上皮組織。CASC9 表達在多種惡性腫瘤中異常升高，其過表達可加速細胞增殖，癌細胞的遷移、細胞生長和耐藥性，同時抑制細胞凋亡

。此外，CASC9 與鱗狀上皮細胞的腫瘤性轉(zhuǎn)化和非鱗狀上皮組織中的鱗狀化生密切相關(guān)

。研究顯示，在食管鱗狀細胞癌（ESCC）中CASC9 異常表達，其中功能分析揭示了CASC9 在促進體外細胞增殖和體內(nèi)腫瘤生長中的作用

。研究發(fā)現(xiàn)

，CASC9的表達與癌癥進展之間存在直接相關(guān)性，與對照細胞相比，CASC9的缺失降低了癌細胞的細胞增殖和集落形成，而過表達則具有相反的作用。

1.3 GO 注釋 從基因功能的3 個方面：細胞組分（cellular component，CC）、分子功能（molecular function，MF）、生物學(xué)過程（biological process，BP），得到具有統(tǒng)計學(xué)意義的GO 注釋（

＜0.05），信號通路富集分析閾值取

≤0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

3 討論

健康細胞中的細胞增殖受到生長信號和細胞周期調(diào)節(jié)因子的嚴格調(diào)控，以維持細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。在與各種癌癥類型中細胞的不受控制的增殖相關(guān)的多種因素中，CASC9 通過不同的機制是癌細胞持續(xù)生長的必要因素。

2.1 lncRNA CASC9 預(yù)測miRNA 在miRDB 數(shù)據(jù)庫預(yù)測到50 個miRNA，Starbase 3.0 數(shù)據(jù)庫預(yù)測到23個miRNA，取兩者交集共有16 個miRNA，其中有13 個是在Starbase3.0 數(shù)據(jù)庫預(yù)測程序數(shù)為3 時能預(yù)測到靶基因的miRNA，其miRNA 序列見表1。

2.2 GO 注釋分析 將篩選出來的13 個miRNAs，通過分析其本身的序列及其在細胞內(nèi)的功能，根據(jù)其與長鏈非編碼RNA CASC9 結(jié)合能力進行篩選，選取其中的結(jié)合能力強、評分較高的前5 個miRNA 并對其進行靶基因預(yù)測。GO 功能注釋顯示：長鏈非編碼RNA CASC9 通過hsa-miR-383-5p 作用的靶基因主要調(diào)控金屬離子的結(jié)合信號通路，蛋白質(zhì)的泛素化降解過程；長鏈非編碼RNA CASC9 通過hsamiR-423-5p 作用的靶基因主要調(diào)控金屬離子的結(jié)合信號通路，蛋白質(zhì)的磷酸化過程；通過hsa-miR-3184-5p 作用的靶基因主要調(diào)控鎂離子的結(jié)合，Tau蛋白信號通路以及Wnt 信號通路；通過hsa-miR-146b-5 作用的靶基因主要調(diào)控金屬離子的結(jié)合信號通路，蛋白質(zhì)的磷酸化過程；通過hsa-miR-146a-5p 作用的靶基因主要調(diào)控蛋白激酶的結(jié)合信號通路以及蛋白質(zhì)的磷酸化過程，見圖1。

本研究運用生物信息學(xué)方法分析CASC9的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，利用miRDB、Starbase 等數(shù)據(jù)庫查詢與CASC9 相關(guān)的miRNAs 共16 個，再利用這些miRNA預(yù)測其作用的靶基因，進一步對其進行GO 功能注釋和Pathway 信號通路富集。結(jié)果顯示，與CASC9相關(guān)的miRNAs 分別是hsa-miR-383-5p、hsa-miR-423-5p、hsa-miR-3184-5p、hsa-miR-146b-5p、hsamiR-146a-5p、hsa-miR-874-3p、hsa-miR-497-5p、hsa-miR-424-5p、hsa-miR-195-5p、hsa-miR-16-5p、hsa-miR-15b-5p、hsa-miR-15a-5p、hsa-miR-488-3p。進一步選取前5 個評分最高的miRNA 進行功能分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)hsa-miR-383-5p、hsa-miR-423-5p、hsa-miR-3184-5p、hsa-miR-146b-5p、hsa-miR-146a-5p的靶基因主要分子功能分布在金屬離子結(jié)合、鎂離子結(jié)合等分子生物學(xué)功能，表明其生物學(xué)功能主要和細胞內(nèi)的金屬離子功能密切相關(guān)，其生物學(xué)過程主要分布在蛋白質(zhì)的磷酸化和信號通路上，表明它們的生物學(xué)功能主要與蛋白質(zhì)磷酸化和腫瘤信號通路相關(guān)。

從1996年至今，中山路街區(qū)總共進行了4次全面改造，形成了以中山路和周邊歷史建筑群為核心空間的特色商業(yè)旅游區(qū).雖然中山路街區(qū)以其特殊的地理位置與特點鮮明的歷史文化吸引了大量的外來游客，使得其空間活力得到一定的提升，但由于街區(qū)空間設(shè)計缺乏合理的統(tǒng)一性與針對性，中山路街區(qū)的許多公共空間(如劈柴院、天主教堂廣場等)都無法在空間品質(zhì)與舒適度上做出很好的對應(yīng).近期，中山路街區(qū)迎來新的全面改造.鑒于此，本文試圖運用空間句法的理論對教堂廣場空間進行分析，得到其在空間形態(tài)方面存在的問題，從問題根本處出發(fā)，提出更新建議，以期為此次提升教堂廣場區(qū)域空間品質(zhì)的更新改造活動提供一定的理論依據(jù).

在生物系統(tǒng)中，細胞增殖和細胞周期受到各種檢查點、腫瘤抑制基因、癌基因和其他下游靶標(biāo)的緊密調(diào)控。在鼻咽癌（NPC）中，CASC9 與缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）相互作用，增強其穩(wěn)定性并進一步促進NPC的糖酵解，從而促進細胞增殖

。另一方面，信號通路富集顯示，它們主要分布在泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解通路，Autophage 相關(guān)信號通路，MAPK信號通路，RAS 信號通路以及細胞內(nèi)的腫瘤信號通路，提示它們的功能主要與細胞內(nèi)腫瘤相關(guān)的代謝通路和信號通路相關(guān)。在ESCC 細胞中，CASC9 通過降低相關(guān)mRNA 水平下調(diào)程序性細胞死亡4（PDCD4）蛋白。對細胞周期調(diào)節(jié)因子的研究已經(jīng)確定了PDCD4 和CASC9 之間的強相關(guān)性，其中PDCD4 部分恢復(fù)了由CASC9 敲除引起的G

/S 停滯。從機制上來看，敲低CASC9 降低了S 期細胞周期蛋白E2（CCNE2）和CDK6的表達，而抑制PDCD4 恢復(fù)表達

。另外，在肺腺癌（LAD）中還發(fā)現(xiàn)CASC9的上調(diào)通過細胞周期蛋白D1 調(diào)節(jié)G

期的細胞周期進程

。體外試驗證明

，CASC9的上調(diào)導(dǎo)致TU212 喉癌細胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1（GLUT1）基因的過度表達，從而促進細胞增殖。CASC9 調(diào)節(jié)TGFβ2 mRNA的穩(wěn)定性，從而上調(diào)TGFβ 和TERT的表達水平，進而導(dǎo)致對Decapentaplegic 同源物3的磷酸化增加。因此，與CPSF3 和TGFβ 相關(guān)的CASC9 有助于提高CRC 細胞的增殖

。

綜上所述，長鏈非編碼RNA CASC9 在細胞內(nèi)的調(diào)控作用與鎂離子結(jié)合、蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)控、蛋白質(zhì)泛素化降解、自噬以及多種腫瘤發(fā)生信號通路密切相關(guān)，其可通過上述作用通路調(diào)控疾病的病理進展。

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