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SAMP8小鼠模型中系统分析基于circRNA的内源竞争RNA作用网络分析

Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain

期刊：Molecular Therapy
影响因子：6.68
发表单位：北京师范大学
发表年份：2017年6月

一、研究背景

阿尔茨海默病（AD）是最常见的神经退化性疾病之一。有研究表明，circRNA相关的ceRNA网络可能在许多疾病过程中起着关键作用。本研究利用RNA-seq技术，对7月龄的快速老化模型 小鼠8（SAMP8）的脑组织进行了基于circRNA的ceRNA作用网络的系统分析。

二、方法流程

取材
建库
测序
分析

选择7月龄的SAMP1和SAMP8 雄性小鼠（各45只）为实验材 料。两个组又分别分为3个小 组，每 个小组3个生物学重复，每个小组为15只小鼠。

提取Total RNA，去rRNA构 建链特异性文库和small RNA 文库

利用Illumina HiSeq 进行 双端测序

circRNA、miRNA及mRNA测序分析 基因差异表达分析
circRNA相关ceRNA网络关联分析，
GO富集分析
关联分析

三、研究结果

  • 1.circRNA-Seq、miRNA-Seq以及mRNA-Seq

    测序通过RNA-Seq测序分析最终得到34,096个 circRNA，1298个成熟的miRNA（其中1226个为 known miRNA和72个novel miRNA）以及74,885个 蛋白质编码的转录本，这些基因用于后续的分析。

  • 2.SAMP8 与SAMR1两组小鼠间的差异表达分析

    本研究结果表明，两组小鼠间存在有235个发生显著差异的 circRNA转录本（其中94个发生上调和141个发生下 调）。基于TPM分析，检测到两个组之间有30个发生显著 差异的miRNA，其中在SAMP8小鼠中有12个表达上调的 miRNAs，在SAMP1小鼠中有18个表达上调的miRNAs。 最后本研究还利用FPKM鉴定出SAMP8小鼠中1,202个发 生显著差异的mRNA转录本，486个下调表达（图1C），其中有716个转录本上调表 达。

  • 3. circRNA相关ceRNA网络的构建

    基于本研究中的RNA-seq数据、对SAMP8小鼠大脑中的一个 ceRNA网络进行了鉴定。我们选择了235个circRNA和1202个差 异表达的mRNA、及MRE的常见结合位点（30个显著差异的miRNA）。结果显示、另一 种是circRNA（在SAMP8小鼠中下调）-miRNA（在SAMP8小鼠 中上调）-mRNA（在SAMP8小鼠中下调）的调控网络，ceRNA网络覆盖了两种情况（图2A和4B）： 一种是circRNA（在SAMP8小鼠中上调）-miRNA（在SAMP8小 鼠中下调）-mRNA（在SAMP8小鼠中上调）的调控网络。

  • 4. GO功能注释

    通过对circRNA进行GO分析，发现159个GO条目发生了显著富集。包括细胞内，胞内物质组成和代谢过程等。此外，如轴突末端、突触等，还发现了几种与认知相关的terms。circRNA相关的 ceRNA网络从不同的角度参与了AD的病理进展。

  • 5.关联分析

    本研究通过设置三个限制因素，以进一步研究circRNA相关的ceRNA网络和AD之间最可能的关系。首先，选择性地分析了在SAMP8和SAMR1小鼠之间应该发生显著差异表达的成对的 circRNA、miRNAs及其靶基因（矫正p＜0.05）。其次，选择的circRNAs、miRNAs及其靶基因的表达量在小鼠脑中应该处于一定的数量级。最后，所选择的成对基因要与AD相关联。根据前面的三个要求完成检测，结果表明本研究中所预测到的circRNA-associated-ceRNA网络可能参与了AD的调控。

四、研究结论

本研究利用RNA-seq分析阐明了SAMP8和SAMR1小鼠大脑中circRNA相关ceRNA调控网络谱。进一步扩充了关于ceRNA生物学知识，有助于了解其在AD发病机制中的调控作用。这些新的ceRNA是AD的潜在生物标志物或治疗靶点，为临床诊断、治疗和预防AD提供了宝贵的资源。

参考文献

Shuai Zhang, Dina Zhu, Hong Li, et al. Characterization of circRNA-Associated-ceRNA Networks in a Senescence-Accelerated Mouse Prone 8 Brain[J]. Molecular Therapy the Journal of the American Society of Gene Therapy, 2017.

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