背景[1-6]
microRNA和lncRNA檢測通過“microRNA與lncRNA結(jié)合驗證”，“microRNA與靶基因結(jié)合驗證”和“lncRNA與靶基因3’UTR競爭結(jié)合microRNA驗證”實驗，構(gòu)建Sensor reporter并進(jìn)行活性檢測，對lncRNA，microRNA與靶基因這三者間的作用機制作出準(zhǔn)確判斷。
lncRNA的作用機制有很多，以ceRNA（competing endogenous RNA，競爭性的內(nèi)源RNA）形式發(fā)揮功能是其中的一種，即lncRNA與靶基因的3’UTR競爭結(jié)合相同的microRNA，降低microRNA對靶基因的抑制功能，從而上調(diào)靶基因的表達(dá)量。
為了檢測其效果，我們可以用Western Blot檢測靶蛋白的表達(dá)水平，也可以用qRT-PCR檢測靶基因的表達(dá)。但是這兩種方式都無法確定lncRNA是否通過ceRNA方式調(diào)控靶基因的表達(dá)。非編碼RNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA，因其異常表達(dá)而與許多疾病發(fā)生密切相關(guān)，在細(xì)菌、真菌、哺乳動物等許多生物體的生命活動中發(fā)揮著極廣泛的調(diào)控作用,因此受到研究者的重視并成為熱點研究領(lǐng)域。
非編碼RNA目前主要研究包括長鏈非編碼RNA和微小RNA，長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)通過多種機制發(fā)揮其生物學(xué)功能,這些機制包括基因印記、染色質(zhì)重塑、細(xì)胞周期調(diào)控、剪接調(diào)控、mRNA降解和翻譯調(diào)控等。
lncRNA通過這些作用機制在不同水平進(jìn)行基因表達(dá)調(diào)控；而微小RNA(microRNA，miRNA)是一種長度約21-23nt的非編碼RNA,成熟的miRNA主要作用是對基因轉(zhuǎn)錄后水平進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)，通過引起其靶mRNA的降解或翻譯過程的中斷而參與細(xì)胞增殖、凋亡、免疫、神經(jīng)內(nèi)分泌以及干細(xì)胞分化等眾多生命過程?？傊?，它們不再被認(rèn)為是不能編碼蛋白質(zhì)的垃圾RNA，而研究非編碼RNA對了解基因調(diào)控、基因敲除、人類疾病防治及生物進(jìn)化探索等都具有重要意義。
在細(xì)胞核內(nèi)，由DNA轉(zhuǎn)錄生成pri-pre-microRNA被Drosha酶切割pri-pre-miRNA成形成長度大約70-100堿基的、具發(fā)夾結(jié)構(gòu)的pre-microRNA。該前體RNA經(jīng)核輸出蛋白轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)，經(jīng)Dicer酶切割形成成熟的miRNAs。成熟miRNA主要是以RISC（RNA-induced silencing complex）復(fù)合體形式結(jié)合于靶mRNA而發(fā)揮基因表達(dá)調(diào)控作用。由于microRNA在眾多程序的調(diào)控，諸如生物發(fā)育、細(xì)胞增殖和凋亡以及近來被證明與腫瘤發(fā)生相關(guān)等領(lǐng)域發(fā)揮作用，因此其鑒定和定性研究成為迅速發(fā)展的一大研究領(lǐng)域。
應(yīng)用[7][8]
microRNA和lncRNA檢測可用于癌癥與非編碼RNA(microRNA與IncRNA)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和分析：
非編碼RNA與癌癥的關(guān)系是近幾年研究的熱點,什么樣的非編碼RNA可作為癌癥的診斷、預(yù)后標(biāo)志物,是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代的關(guān)鍵問題之一。本文通過構(gòu)建非編碼RNA與癌癥的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),分析microRNA以及l(fā)ncRNA與癌癥的相關(guān)性,旨在尋找可作為標(biāo)志物的非編碼RNA在其與癌癥關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中的特征,為尋找非編碼RNA標(biāo)志物提供不同的視角和分析方法。
通過Web of Science索引平臺人工采集數(shù)據(jù),同時整合了已報道相關(guān)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建ncRCancer數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包含microRNA和lncRNA兩類非編碼RNA與癌癥關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù):microRNA與癌癥關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)包含644個microRNA、137類癌癥、4359組對應(yīng)關(guān)系;lncRNA與癌癥關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)包含347個lncRNA、109類癌癥、844組對應(yīng)關(guān)系。通過網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn),這兩個網(wǎng)絡(luò)均符合Scale-free網(wǎng)絡(luò)分布。
在microRNA與癌癥關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,發(fā)現(xiàn)3.7%的microRNA可以關(guān)聯(lián)到81.02%的癌癥。92.17%的microRNA標(biāo)志物與多類癌癥相關(guān)聯(lián),表明Universal microRNA(與多類癌癥相關(guān)聯(lián)的microRNA)相比Specific microRNA(僅與一類癌癥相關(guān)聯(lián)的microRNA),更有可能成為生物標(biāo)志物。Universal microRNA不僅獨立調(diào)控基因以及調(diào)控重要生物功能基因的能力明顯高于Specific microRNA;在信號通道富集中,Universal microRNA所富集的癌癥信號通道也高于Specific micro RNA。
在lncRNA與癌癥關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中,發(fā)現(xiàn)4.9%的lncRNA可以關(guān)聯(lián)到80.7%的癌癥,與microRNA比例類似。在多類癌癥中,lncRNA作為microRNA的競爭內(nèi)源性RNA產(chǎn)生作用。在它們之間的調(diào)控關(guān)系中,癌癥中l(wèi)ncRNA通過海綿化microRNA控制基因表達(dá),microRNA通過致癌或抑癌基因影響癌癥發(fā)展。將非編碼RNA(包含microRNA和lncRNA)、基因和信號通道、癌癥構(gòu)成三元網(wǎng)絡(luò),更好地分析非編碼RNA在網(wǎng)絡(luò)中的特征。本課題從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和生物功能等角度,探討非編碼RNA和癌癥的關(guān)系以及作用機制,為癌癥相關(guān)的非編碼RNA標(biāo)志物的尋找以及計算模型開發(fā)提供理論指導(dǎo)。
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