Hsa-miR-210-5p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

为深入研究miR-210-5p的调控机制及生物学功能提供理论机制,应用生物信息学方法分析miR-210-5p序列,预测其靶基因,用Veney2.1.0绘制韦恩图得到靶基因集合,并对其靶基因集合进行蛋白质互作分析,GO功能注释分析和KEGG Pathway分析。结果发现,已知的成熟miR-210-5p序列在各物种间高度保守。蛋白质互作分析显示,miR-210-5p预测靶基因所编码蛋白质间相互作用关系较复杂,尤其是靶基因CDK8、MED18、MED13等编码的蛋白质,在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞组分、分子功能、生物调节等生物学过程;KEGG pathway分析发现其靶基因集合主要富集在MAPK、VEGF、癌症、甲状腺激素信号通路等信号通路。miR-210-5p调控靶基因参与多种重要的生物学过程,为后续研究提供了线索。     

Hsa-miR-10a-5p靶基因预测及生物信息学分析

利用生物信息学对miR-10a-5p的靶基因进行预测及相关分析,为miR-10a-5p靶基因的实验验证及其调控机制提供理论基础。通过miRBase获取并分析人、大鼠,小鼠等物种的miR-10a-5p的碱基序列特征;使用在线数据库Targetscan7.1,miRDB,mirDIP和DIANA TOOLS等预测miR-10a-5p的靶基因,并用Venny 2.1绘制韦恩图取交集。用在线工具DAVID对交集靶基因进行GO功能注释和KEGG pathway分析。结果表明miR-10a-5p成熟序列在各物种间高度保守。获得的79个靶基因在分子功能上主要涉及染色质结合,转录活性激活等,并显著富集于肝脏发育,脂肪组织发育等生物学过程,涉及cAMP信号通路,TNF信号通路及AMPK信号通路。miR-10a-5p通过调控靶基因参与了生命活动和疾病过程中多个方面,尤其生长发育和癌症过程,为进一步研究提供了生物学基础。     

基于数据挖掘分析microRNAs在冠状动脉支架内再狭窄中的调控机制

目的:通过寻找支架内再狭窄相关的循环microRNAs(miRNAs)及其作用靶基因,阐释miRNAs在经皮冠状动脉介入治疗的同时带来的支架内再狭窄(ISR)中的网络调控作用及机制。方法:由美国NCBI的GEO公共数据平台下载GSE60959中的miRNAs芯片数据,通过GeneSpringGX芯片分析软件分析得到ISR患者和对照组之间差异表达的循环miRNAs;采用miRNAs靶基因预测算法TargetScan和miRanda预测差异表达miRNAs的靶基因,通过DAVID平台和KEGG数据库分析得到靶基因所参与的信号通路;用GSE46560的mRNA芯片数据分析得到ISR患者较非ISR患者循环mRNAs差异表达谱,用来验证miRNAs调控ISR所作用的靶基因;采用Cytoscape软件构建基于miRNAs-信号通路、miRNAs-靶基因的共表达网络。结果:与对照组相比,ISR组存在131个差异表达循环miRNAs,其中上调41个。前5个上调miRNAs分别是miR-1183、miR-512-5p、miR-187-5p、miR-144-3p和miR-1225-5p。5个miRNAs的预测靶基因共6587个,信号通路富集分析显示这些基因主要参与的信号通路包括MAPK signaling pathway、ErbB signaling pathway、Wnt signaling pathway、Focal adhesion、Neurotrophin signaling pathway和Regulation of actin cytoskeleton。进一步对mRNAs芯片进行差异分析显示,与对照组相比,ISR患者差异循环mRNAs共171个,其中最可能受上述5个miRNAs调控的基因共43个。构建的共表达网络显示,miR-512-5p是作用靶基因和参与信号通路最多的miRNAs。结论:ISR患者循环miRNAs和mRNAs表达谱均存在改变,多个差异表达miRNAs通过作用于多个靶mRNAs,进而影响多个信号通路的活性,最终对ISR的发生、发展形成网络调控作用。     

hsa-miR-381-3p靶基因预测及其相关信号通路的生物信息学分析

应用生物信息学方法分析miR-381-3p序列,预测其靶基因,并对靶基因进行蛋白质互作分析、功能富集分析及信号转导通路富集分析。结果发现,已知的成熟miR-381-3p序列在不同物种间高度保守。蛋白质互作分析显示,mi R-381-3p预测靶基因所编码蛋白质间存在复杂的相互作用,尤其是靶基因BTBD1、NUP160、STX16等编码的蛋白质,在互作中起关键作用。GO分析发现其靶基因集合可能参与细胞过程、生物调节、细胞大分子代谢等生物学过程;KEGG通路分析发现其靶基因集合显著富集于mTOR、Wnt、p53、MAPK等信号通路中。分析结果初步提示miR-381-3p通过调控靶基因广泛参与多种重要的生物学过程,为后续的实验性研究提供了线索。     

miR-15a靶基因的预测及生物信息学分析

目的:对目前研究较为广泛的miR-15a的靶基因进行预测及相关生物信息学分析,以期为miR-15a靶基因的实验验证提供数据支持,并为深入研究miR-15a的调控机制及生物学功能奠定基础和提供理论指导。方法:选择TargetScan5.1与PicTar两种计算方法预测miR-15a的靶基因的交集作为分析的基因集合,分别进行GO注释描述、GO富集分析和生物通路富集分析。结果与结论:预测靶基因集合分别富集在转录调控、蛋白质修饰、细胞周期等生物学过程和蛋白激酶活性等分子功能上(P0.01);经典miR-15a预测靶基因集合显著富集于KEGG通路数据库中的Wnt信号通路、细胞周期和p53信号通路等5个信号转导通路及前列腺癌、慢性髓细胞性白血病、黑素瘤等7个疾病通路中(P0.05)。     

miR-29a靶基因预测及其相关生物信息学分析

目的:通过对miR-29a进行靶基因预测及相关生物信息学分析,为miR-29a靶基因的实验验证提供数据支持,以期为深入研究miR-29a的生物学功能和调控机制提供理论指导。方法:利用PubMed检索miR-29a相关文章,通过miRBase在线工具分析miR-29a序列。应用TargetScan及miRNAda两种计算方法预测miR-29a靶基因并取其交集作为分析的基因集合,分别进行基因本体(gene ontology,GO)中的分子功能和生物学过程以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)生物通路富集分析。结果:(1)miR-29a序列在多物种间具有高度保守性。(2)两种方法预测miR-29a靶基因交集共191个。(3)miR-29a靶基因GO分子功能集中于转录因子活性、DNA结合和钙离子结合等(P0.05);miR-29a靶基因GO生物学过程集中于调控转录、细胞粘附、细胞增殖与凋亡等(P0.05);KEGG生物通路主要富集于PI3K-AKT信号通路、JAK-STAT信号通路、T细胞受体信号通路和胰岛素信号通路等信号转导通路,以及肺小细胞癌和子宫内膜癌等疾病通路(P0.05)。结论:miR-29a可能通过参与多个靶基因信号通路的调控,在机体的多种生理病理过程中发挥重要作用,是一个颇有研究价值的生物学靶标。     

microRNA155在动脉粥样硬化发生过程中的网络调控机制

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是一种慢性进行性的血管炎症性疾病,其发病机制主要包括内皮细胞损伤,脂质浸润及炎症介质分泌等。microRNA155(miR-155)是参与AS炎性调控、免疫和自噬信号等通路的微小非编码RNA。系统性研究miR-155及其靶基因的网络调控机制,能全面理解miR-155在AS中的作用,促进其在临床诊断中的应用开发。利用miRNA靶基因预测数据库miRDB、miRmap和Starbase获取miR-155的靶基因集。R语言分析基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)共享平台动脉粥样硬化斑块差异表达基因(GSE24702),筛选出18 076个差异表达基因。利用基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)分析,观察这些差异表达基因共同富集在IL6-JAK-STAT3信号通路、炎症反应和TNFα等炎症信号通路。与miR-155靶基因交叉匹配得到371个交集mRNA,其中159个在动脉粥样硬化斑块中上调,212个在动脉粥样硬化斑块中下调。基因本体(gene ontology,GO)及基因组数据库(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析研究基因功能,GO富集分析371个差异基因主要富集炎症和凋亡信号通路的负调控等功能,KEGG分析371个差异基因主要富集TGFβ等炎症信号通路。蛋白相互作用网络(protein-protein interaction networks,PPI)分析获得关键节点基因是ARRB2、FBXO11、SOCS1、FBXO22、FBXO30、KRAS、RNF19A、TRIM32、HERC4、PJA1、RCHY1和DET1。本研究表明,miR-155主要通过调控炎症反应等相关信号通路影响斑块细胞炎症、自噬及凋亡等功能,进而影响动脉粥样硬化的各个进程。     

miR-152-3p调控Notch1/DLL4通路对家兔深II度烧伤创面血管生成的影响

摘要 目的：探究微小核糖核酸（miR）-152-3p调控果蝇Notch同源物1（Notch1）/Delta样配体4（DLL4）通路对家兔深II度烧伤创面血管生成的影响。方法：将50只新西兰家兔随机分为对照组、模型组、miR-152-3p拮抗剂（antagomir）组、miR-152-3p antagomir阴性对照+空载组、miR-152-3p antagomir+Notch1敲低组,每组10只,除对照组外其余各组家兔构建深II度烧伤模型,分组给药处理后,实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）检测各组家兔创面组织miR-152-3p与Notch1、DLL4 mRNA表达;检测各组家兔创面愈合率及微循环血流灌注值（MPD）;免疫组织化学染色检测各组家兔创面微血管密度（MVD）;酶联免疫吸附反应（ELISA）检测各组家兔血清血管内皮细胞生长因子（VEGF）及促血管生成素1（Ang1）水平;免疫印迹检测各组家兔创面组织VEGF、Ang1与Notch1/DLL4通路蛋白表达;双荧光素酶报告基因实验检测兔脐静脉内皮细胞中miR-152-3p对Notch1及DLL4的靶向调节。结果：与对照组相比,模型组家兔创面组织miR-152-3p与Notch1、DLL4 mRNA表达升高（P<0.05）,创面MPD及MVD、血清VEGF及Ang1水平、创面组织VEGF与Ang1蛋白表达降低（P<0.05）。与模型组相比,miR-152-3p antagomir组家兔创面组织miR-152-3p mRNA表达降低（P<0.05）,创面愈合率、创面MPD及MVD、血清VEGF及Ang1水平、创面组织Notch1、DLL4 mRNA及蛋白表达、创面组织VEGF与Ang1蛋白表达升高（P<0.05）;miR-152-3p antagomir阴性对照+空载组家兔各指标无明显差异（P＞0.05）;与miR-152-3p antagomir组相比,miR-152-3p antagomir+Notch1敲低组家兔创面组织miR-152-3p mRNA表达无明显差异（P＞0.05）,创面愈合率、创面MPD及MVD、血清VEGF及Ang1水平、创面组织Notch1、DLL4 mRNA及蛋白表达、创面组织VEGF与Ang1蛋白表达降低（P<0.05）。miR-152-3p可靶向下调兔脐静脉内皮细胞中Notch1及DLL4的表达。结论：敲低miR-152-3p可通过上调Notch1/DLL4通路而增强家兔深II度烧伤创面血管生成,进而促进其创面愈合。     

miR-486-5p对C2C12细胞IGF-1-PI3K/AKT-mTOR信号通路的影响

本文旨在研究miR-486-5p对C2C12细胞IGF-1-PI3K/AKT-mTOR信号通路的影响,探讨miR-486-5p在C2C12细胞中对胰岛素信号通过基因的调控机制.利用构建好的miR-486-5p过表达和抑制慢病毒载体,通过脂质体转染法分别在C2C12细胞上过表达和抑制miR-486-5p的表达,利用荧光定量PCR法检测miR-486-5p过表达和抑制效率,同时检测过表达和抑制miR-486-5p后IGF-1、INSR、IRS1、PI3K、PI3KR1、PDK1、AKT1、PTEN、FoxO1、mTOR、4EBP1基因的mRNA变化.荧光定量PCR结果显示24 h过表达倍数和抑制效率分别为2.8倍和35％,48 h过表达倍数和抑制效率分别为1.4倍和15％.过表达miR-486后,24 h和48 h时INSR、PDK1、PTEN、AKT1、FoxO1、4EBP1基因均显著下调;抑制miR-486后,24 h时4EBP1显著上调,48 h时IGF-1显著上调,4EBP1显著下调.本研究表明过表达miR-486-5p后胰岛素信号通路基因的表达受到抑制,抑制miR-486-5p后胰岛素信号通路基因的表达上升,这可能是肥胖患者血清miR-486-5p升高损害胰岛素信号引起葡萄糖摄取能力降低,从而导致胰岛素抵抗发生的原因.     

miR-24-3p对宫颈癌细胞增殖与迁移的作用及机制研究

该文探讨了miR-24-3p对宫颈癌细胞增殖和迁移的促进作用及其机制。采用miR-24-3p抑制剂下调宫颈癌细胞中miR-24-3p的表达后,通过MTT、Transwell实验和Western blot检测细胞增殖、迁移和PCNA蛋白水平;采用生物信息学方法预测miR-24-3p的靶基因并进行功能注释和筛选;双荧光素酶报告实验和Western blot验证靶基因类血管动蛋白-2(angiomotin-like 2,AMOTL2),并通过siRNA抑制AMOTL2检测其对宫颈癌细胞迁移的影响。结果显示,下调miR-24-3p能抑制宫颈癌细胞的增殖和迁移能力并减少PCNA蛋白表达;其靶基因主要存在细胞与细胞连接组分中,显著富集于蛋白激酶活性分子功能、蛋白质自身磷酸化生物学过程和癌症中microRNA信号通路;miR-24-3p能靶向负调控最佳靶基因AMOTL2,下调AMOTL2可促进宫颈癌细胞CaSki的迁移。总之,miR-24-3p可调控多靶基因参与多个生物学过程和多条信号通路,在宫颈癌中可促进细胞增殖且通过靶向AMOTL2促进迁移。     

温胆汤影响粪菌移植诱导的广泛性焦虑障碍小鼠海马组织miRNA的表达

摘要 目的：探究人源粪菌移植诱导的广泛性焦虑障碍模型小鼠海马组织miRNAs的表达变化及温胆汤对miRNAs的调控作用。方法：实验组经过14天的抗生素洗脱及14天5次的粪菌移植,最后7天给药治疗。实验结束后,通过旷场实验与高架实验检测是否发生焦虑样改变。采用高通量测序方法,分析实验组小鼠海马miRNAs的表达水平,结合网络分析及富集分析方法得到关键miRNAs,并通过RT-PCR实验进行验证。结果：旷场实验中,焦虑模型组较正常模型组移动总距离（P<0.05）、中央格停留时间（P<0.01）及穿格次数（P<0.05）显著降低,经温胆汤治疗后,除总距离外均显著升高（P<0.05）;高架实验中,焦虑模型组较正常模型组开放臂进入次数百分比（P<0.05）和开放臂停留时间百分比（P<0.01）显著降低,经温胆汤治疗后均显著升高（P<0.01）;高通量测序结果显示,实验组重叠且方向一致的miRNAs有12个,其中显著差异的关键miRNAs共9个,注释得到353个靶基因。KEGG结果显示,miRNA可能通过MAPK信号通路、谷氨酸能神经通路、钙信号通路、mTOR信号通路参与调控过程。GO结果显示,miRNA可能通过DNA转录的正调控、突触囊泡胞外分泌的调节、突触前组装调节、神经元动作电位的传播、谷氨酸能突触参与调控过程。RT-PCR结果显示,温胆汤可能通过调控miR-26a-1-3p等miRNAs达到治疗作用。结论：焦虑患者肠道菌群失常导致miR-7a-5p、miR-3077-3p、miR-26a-1-3p等miRNAs异常表达,温胆汤通过调节miR-26a-1-3p等miRNAs达到治疗作用。     

Exosomal small RNA sequencing uncovers the microRNA dose markers for power frequency electromagnetic field exposure

Purpose: The potential health risks caused by power frequency electromagnetic field (PFEMF) have led to increase public health concerns. However, the diagnosis and prognosis remain challenging in determination of exact dose of PFEMF exposure.

Materials and methods: Mice were exposed to different magnetic doses of PFEMF for the following isolation of serum exosomes, microRNAs (miRNAs) extraction and small RNA sequencing. After small RNA sequencing, bioinformatic analysis, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) validation and serum exosomal miRNA biomarkers were determined.

Results: Significantly changed serum exosomal miRNA as biomarkers of 0.1, 0.5, 2.5?mT and common PFEMF exposure were confirmed. Gene ontology (GO) and Kyoto encyclopaedia of genes and genomes (KEGG) pathway analysis of the downstream target genes of the above-identified exosomal miRNA markers indicated that, exosomal miRNA markers were predicted to be involved in critical pathophysiological processes of neural system and cancer- or other disease-related signalling pathways.

Conclusions: Aberrantly-expressed serum exosomal miRNAs, including miR-128-3p for 0.1?mT, miR-133a-3p for 0.5?mT, miR-142a-5p for 2.5?mT, miR-218-5p and miR-199a-3p for common PFEMF exposure, suggested a series of informative markers for not only identifying the exact dose of PFEMF exposure, also consolidating the base for future clinical intervention.     

Identification and bioinformatics analysis of microRNAs associated with stress and immune response in serum of heat-stressed and normal Holstein cows

MicroRNAs (miRNAs) are small single-stranded non-coding RNAs that have an important regulatory function in animal growth and developmental processes. However, the differential expression of miRNA and the role of these miRNAs in heat-stressed Holstein cows are still unknown. In this study, the profile of differentially expressed miRNAs and the target genes analysis in the serum of heat-stressed and normal Holstein cows were investigated by a Solexa deep-sequencing approach and bioinformatics. The data identified 52 differentially expressed miRNAs in 486 known miRNAs which were changed significantly between heat-stressed and normal Holstein cows (fold change >2, P < 0.001). Target genes analysis showed that at least 7 miRNAs (miR-19a, miR-19b, miR-146a, miR-30a-5p, miR-345-3p, miR-199a-3p, and miR-1246) were involved in the response to stress, oxidative stress, development of the immune system, and immune response among the identified 52 differentially expressed miRNAs. Five miRNAs (miR-27b, miR-181a, miR-181b, miR-26a, and miR-146b) were involved in stress and immune responses and the expression of five miRNAs was striking (P < 0.001). In addition, RT-qPCR and deep-sequencing methods showed that 8 miRNAs among the 12 selected miRNAs (miR-19a, miR-19b, miR-27b, miR-30a-5p, miR-181a, miR-181b, miR-345-3p, and miR-1246) were highly expressed in the serum of heat-stressed Holstein cows. GO and KEGG pathway analysis showed that these differentially expressed miRNAs were involved in a pathway that may differentially regulate the expression of stress response and immune response genes. Our study provides an overview of miRNAs expression profile and the interaction between miRNAs and their target genes, which will lead to further understanding of the important roles of miRNAs in heat-stressed Holstein cows.