家族性高甘油三酯血症外泌体lncRNA表达特点及调控通路探究
研究背景 高甘油三酯血症为心血管疾病残余风险(cardiovascular residual risk)的重要组成部分，其参与了动脉粥样硬化、代谢综合征、高尿酸血症等许多代谢疾病的发生发展。但目前该疾病在细胞分子层面的病理生理机制并未完全阐明。近年来循环外泌体被发现可携带小分子RNA(miRNA，lncRNA等)对靶细胞进行调控，在肿瘤、感染性疾病、心血管疾病等领域有不可忽视的重要作用。前期研究发现高甘油三酯血症外泌体miRNA表达具有差异，而目前关于此疾病中的lncRNA暂无相关研究。本研究拟从一个家族性高甘油三酯血症家系出发，对血清外泌体RNA进行提取测序，找出差异表达的lncRNA，将其与样本血清生化指标进行相关性分析，并对其共表达的基因(mRNA)进行通路分析。本研究期待能为该疾病的分子机制研究提供新的思路，为治疗提供潜在靶点。 研究目的 1.比较家族性高甘油三酯血症患者与家系中健康人循环外泌体基因、mRNA及lncRNA的差异表达情况 2.对差异表达的基因进行GO富集分析、KEGG通路分析及STRING互作网络分析 3.明确差异表达的lncRNA与样本血清生化指标之间有无相关性 4.找到与差异表达的lncRNA相关性显著的基因作为其可能的靶基因，并通过基因通路分析找出富集通路作为该lncRNA潜在调控通路 研究方法 本研究使用北京协和医院内分泌科确诊的某家族性高甘油三酯血症家系，采集外泌体RNA提取测序。利用统计学及生物信息学方法分析基因、mRNA及lncRNA的表达差异，对差异表达的基因进行GO功能分析、KEGG通路分析及STRING蛋白互作网络分析并使用Rstudio及Cytoscape软件作图。选取差异表达的lncRNA，将其与样本血清生化指标进行相关性分析，并通过统计学方法进行lncRNA-mRNA共表达网络分析，并将以上结果与在线lncRNA数据库中KEGG通路分析结果进行比对，找出共有富集通路。 研究结果 1.外泌体RNA测序显示有69个差异表达基因，去除性染色体位置的基因后，余下包括1种上调及13种下调的基因，其中11种为蛋白编码基因，2种为lncRNA相关基因(MALAT1及TALAM1)，1种为假基因;有74种差异表达的mRNA，去除性染色体来源的mRNA后剩余24种，其中1种上调、23种下调;有88种差异表达的lncRNA，去除性染色体来源后，余下6种lncRNA均在患者中表达下调，其中3种为MALAT1基因编码。 2.差异表达基因的GO分析中，在生物过程中最多富集于生物粘附及细胞粘附;在细胞组分中最多富集于细胞外空间;在分子功能中最多与氧化还原酶活性相关; 3.差异表达基因的KEGG通路分析中，基因被显著富集于4条通路，分别是肿瘤相关蛋白聚糖，细胞骨架肌动蛋白调节，上皮细胞细菌入侵以及Hippo信号通路; 4.差异表达基因的蛋白互作网络分析(STRING)结果显示，S100A9-GAPDH、ACTG1-GAPDH、ACTG1-FN1和FN1-GAPDH之间有经实验证实的相互作用。 5.将lncRNAMALAT1及24种差异表达的mRNA表达水平分别与样本血清生化指标(TG、TC、LDL-C及HDL-C)进行Pearson相关性分析，发现MALAT1、mRNANM_001134.2(对应的基因为AFP)、NM_054034.2(对应的基因为FN1)与LDL-C显著负相关(p＜0.05);NM_001256799.2、NM_002046.5及NM_001289745.1(对应的基因均为GAPDH)与TC显著负相关(p＜0.05)。 6.lncRNAMALAT1与24种差异表达的mRNA的Pearson相关性分析中具有显著性差异的有22种，对应的差异表达基因有8种，分别是HBA2、GAPDH、FTL、IGF2、FN1、ACTG1、B2M、AFP;将本实验得出的lncRNAMALAT1共表达基因与线上数据库中lncRNAMALAT1共表达基因分别进行KEGG通路分析后，前5位富集通路中共有通路有两条，分别为:细胞骨架肌动蛋白调节(KEGG:04810)、黏着斑(KEGG:04510)。 研究结论 1.家族性高甘油三酯血症患者外泌体中基因、mRNA及lncRNA表达有显著特点 2.lncRNAMALAT1在患者中被显著下调，且与样本LDL-C水平负相关 3.lncRNAMALAT1与大多数差异表达的mRNA相关性显著，提示其在疾病的病理生理机制中可能起到重要调控作用 4.8种MALAT1靶向基因参与了细胞骨架肌动蛋白调节及黏着斑通路，提示未来可针对这两种通路进行更进一步的机制研究。
家族性高甘油三酯血症;lncRNA;MALAT1;细胞骨架肌动蛋白调节;信号通路
中国医学科学院北京协和医学院
博士
临床医学
赵维纲
2020
中文
R54
2021-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）