長鏈非編碼RNA-Keratin 8 的調控通路分析

袁曉霞，蔣 振

（川北醫學院基礎醫學與法醫學院生物化學與分子生物學教研室，四川 南充 637000）

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）為長度超過200 個nt 的RNA 分子，盡管本身不編碼蛋白，但在多種疾病的發生發展過程中發揮著調控作用。大量研究表明[1-3]，lncRNA 與腫瘤的發生發展、侵襲轉移、耐藥及預后密切相關。lncRNA-細胞角蛋白8（Keratin 8，KRT8）作為lncRNAs 家族的一員，主要發現其在上皮來源的腫瘤中，近年來越來越多的人類惡性腫瘤被證實與lncRNA-KRT8 相關，且大多數來源于上皮組織[4-6]。但目前對于lncRNA-KRT8 的研究多為進行細胞內的實驗研究，很少涉及對lncRNA-KRT8 在細胞內功能的預測分析，這使得對lncRNA-KRT8 的功能至今還不明確。為了全面闡明lncRNA-KRT8 在細胞內的所調控的分子功能及生物學過程，本文擬運用生物信息學分析方法，分析lncRNA-KRT8 在細胞內的調控靶基因及信號通路，并對其進行生物學功能注釋，闡述lncRNA-KRT8 在細胞內的功能作用和分子機制。

1 資料與方法

1.1 lncRNA-KRT8 靶基因預測 經NCBI 基因數據庫查詢lncRNA-KRT8 的序列，經miRDB 數據庫（http://www.mirdb.org/）和Starbase3.0 數據庫（https://starbase.sysu.edu.cn/index.php）預測與lncRNA-KRT8有miRNA-lncRNA 互作關系的miRNA，將miRDB數據庫預測到miRNA 與Starbase3.0 數據庫預測到miRNA 選取2 個數據庫的交集進行進一步分析。

1.2 miRNAs 靶基因預測 在Starbase3.0 數據庫中分別對這些miRNA 進行靶基因預測，選取預測程序個數為3，預測靶基因評分比較高的前5 個，通過DAVI數據庫進行靶基因的GO 注釋和信號通路富集分析。

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）、生物學過程（biological process，BP）進行分析，得到具有統計學意義的GO 注釋顯著性分析（P＜0.05），信號通路富集分析閾值取P≤0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 lncRNA-KRT8 預測miRNAs 在miRDB 數據庫預測到與lncRNA-KRT8 有miRNA-lncRNA 互作關系的miRNAs 有15 個，Starbase3.0 數據庫預測到有60 個，取兩者交集共有2 個miRNAs，其miRNA 序列見表1。

表1 通過lncRNA-KRT8 預測的高評分miRNAs

2.2 GO 注釋分析 lncRNA-KRT8 通過hsa-miR-150-5p 作用的靶基因主要調控蛋白結合、RNA 結合、金屬離子結合信號通路、轉錄調控作用及蛋白質的磷酸化過程；lncRNA-KRT8 通過hsa-miR-512-3p 作用的靶基因主要調控蛋白結合、DNA 結合、金屬離子的結合信號通路及蛋白質的泛素化降解過程，見圖1。

2.3 信號通路富集分析 lncRNA-KRT8 通過hsamiR-150-5p 作用的靶基因主要調控ErbB 信號通路、腫瘤中糖蛋白信號通路、miRNAs 及胃癌信號通路等；lncRNA-KRT8 通過hsa-miR-512-3p 作用的信號通路主要是乙型肝炎、人T 細胞白血病病毒、前列腺癌及胰島素抵抗和MAPK 信號通路等，見圖2。

3 討論

KRT8 是一種Ⅱ型堿性中間絲（IF）蛋白。既往研究表明[7-10]，其在多種癌癥的發展和轉移中起重要作用。同時，其他研究也表明其在細胞生長、分化、個體發育等方面發揮重要作用[11-14]。多項研究表明[15-17]，KRT8 促進人上皮來源的腫瘤包括肺癌、胃癌、結直腸癌及宮頸癌等多種腫瘤的發生和發展。本研究中通過分析來自NCBI、miRDB、Starbase 3.0及DAVID 數據庫的數據，確定了lncRNA-KRT8 的候選靶基因，并進一步分析了其在細胞內調控的信號通路。

通過分析，本研究得到與lncRNA-KRT8 相關的miRNAs 分別是hsa-miR-150-5p 和hsa-miR-512-3p。GO 功能注釋顯示，lncRNA-KRT8 通過hsa-miR-150-5p 作用的靶基因主要調控蛋白結合、RNA 結合、金屬離子結合信號通路、轉錄調控作用及蛋白質的磷酸化過程。另外，lncRNA-KRT8 通過hsa-miR-512-3p 作用的靶基因主要調控蛋白結合、DNA 結合、金屬離子的結合信號通路、蛋白質的泛素化降解過程。它們的生物學過程主要分布在從RNA 聚合酶Ⅱ啟動子調控轉錄，染色質組裝和信號通路上面，表明它們的生物學功能主要與調控轉錄，染色質組裝和信號通路相關。已發現KRT8 mRNA和蛋白在胃癌組織中的表達上調，其高表達已被觀察到促進細胞進展和轉移，并對患者產生不利影響[18]。KRT8 上調表達可通過上調IL-11 表達、誘導IL-11 自分泌、啟動STAT3 信號通路促進腎透明細胞癌（ccRCC）細胞的轉移[19]。

另一方面，信號通路富集的結果顯示，lncRNAKRT8 通過hsa-miR-150-5p 作用的靶基因主要調控ErbB 信號通路、腫瘤中糖蛋白信號通路、miRNAs、胃癌信號通路等。lncRNA-KRT8 通過hsamiR-512-3p 作用的信號通路主要是乙型肝炎、人T細胞白血病病毒、前列腺癌、胰島素抵抗和MAPK信號通路等。提示它們的功能主要與細胞內腫瘤相關的通路和miRNAs 信號通路相關。角蛋白8 的缺失可以通過控制皮膚鱗狀細胞癌（SCC）中的各種信號通路來調節致癌潛力。KRT8 蛋白可以與膜聯蛋白A2 結合并介導間變性甲狀腺癌（ATC）中的細胞凋亡和氧化還原途徑[20]。研究表明，高KRT8/18 比率與侵襲性HCC 表型相關，可作為HCC 患者的新型生物標志物治療。

綜上所述，lncRNA-KRT8 在細胞內調控的多個靶基因和信號通路，這些信號通路與多種疾病高度相關。因此，lncRNA-KRT8 可能作為有潛力的腫瘤診斷和治療靶點。