長鏈非編碼RNA-MAL2 的靶基因預測及信號通路富集分析

羅瑤敏，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（lncRNA）是轉錄本長度超過200 nt 且缺乏蛋白質編碼能力的RNA 分子。lncRNA 已被證明參與細胞生長、抗凋亡、遷移和侵襲，而且在多種惡性腫瘤中表現出調控作用，包括乳腺癌、胃癌、膽囊癌、肝細胞癌和胰腺癌[1-4]。MAL2 是一種脂筏蛋白，已知在物質運輸中起作用，MAL2 基因在包括乳腺癌在內的各種腫瘤組織中表達，腫瘤細胞中MAL2 水平升高與患者存活率降低相關[5-8]。盡管越來越多的研究表明MAL2 在發病機制、疾病進展、耐藥性和生存率降低中的作用，但其作用機制在很大程度上仍不清楚。為此，本研究運用生物信息學分析方法，分析lncRNA-MAL2 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-MAL2 在細胞內的功能作用。

1 資料與方法

1.1 lncRNA-MAL2 靶基因預測 經NCBI 基因數據庫查詢lncRNA-MAL2 的序列，經miRDB 數據庫（http://www.mirdb.org/）和Starbase 3.0 數據庫（https://starbase.sysu.edu.cn/index.php）預 測 與lncRNAMAL2 有miRNA-lncRNA 互作關系的miRNA，取2個數據庫的預測交集進行進一步分析。

1.2 miRNAs 靶基因預測 在Starbase 3.0 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-MAL2 預測miRNAs 在miRDB 數據庫預測到與lncRNA-MAL2 有miRNA-lncRNA 互作關系的miRNAs 有95 個，Starbase 3.0 數據庫預測到的有167 個miRNAs，取交集共有5 個miRNAs，其miRNA 序列見表1。

表1 長鏈非編碼RNA-MAL2 預測的miRNAs

2.2 GO 注釋分析 長鏈非編碼RNA MAL2 通過hsa-miR-613 作用的靶基因主要調控蛋白質的穩定性、細胞形狀、蛋白的泛素化降解過程、神經系統發育、細胞對雌激素刺激的反應、胰島素受體信號途徑和細胞對病因損傷的反應等病理生理過程，見圖1。

2.3 信號通路富集分析 lncMAL2 通過hsa-miR-613調控的信號通路包括乙型肝炎病毒信號通路、腎細胞癌信號通路、長時程增強信號通路、Th17 細胞分化、Cushing 綜合征、甲狀旁腺激素合成、分泌和作用、甲狀腺癌、結直腸癌等腫瘤信號通路，見圖2。

3 討論

lncRNA 在過去幾十年中得到了廣泛的研究，被認為是一類已知參與生理和病理狀況的非編碼RNA，其特點是沒有顯著的蛋白質編碼潛力[9，10]，在細胞增殖、發育、衰老、表觀遺傳、轉錄和轉錄后水平調節基因表達方面發揮著重要作用[11-14]。lncRNA 以轉錄物的形式從哺乳動物基因組中廣泛轉錄，在大量生物過程中保持著重要功能，并與癌癥等多種疾病相關，lncRNA 在細胞的多種生理和病理過程中的作用被廣泛研究[15-18]。本研究通過分析來自NCBI、miRDB 和Starbase 3.0 及DAVID 數據庫的數據[19，20]，確定了lncRNA-MAL2 的靶基因，并進一步分析了其在細胞內調控的信號通路。

本研究在miRDB 數據庫得到與lncRNA-MAL2相關的miRNAs 共95 個，在Starbase 3.0 數據庫得到與lncRNA-MAL2 相關的miRNAs 共167 個，取交集后共得到5 個miRNAs，分別是hsa-miR-513b-5p、hsa-miR-613、hsa-miR-206、hsa-miR-1-3p、hsa-miR-766-5p。對miRNAs 通過GO 功能注釋發現，lncRNA MAL2 通過hsa-miR-613 作用的靶基因主要調控蛋白質的穩定性、細胞的形狀、蛋白的泛素化降解過程、神經系統發育、細胞對雌激素刺激的反應、胰島素受體信號途徑和細胞對病因損傷的反應等病理生理過程，提示其生理功能主要與細胞的開關、細胞對雌激素刺激的反應以及細胞對多種外界刺激因素的反應密切相關。

信號通路富集的結果顯示，lncRNA-MAL2 通過hsa-miR-613 調控的信號通路包括乙型肝炎病毒信號通路、腎細胞癌信號通路、長時程增強信號通路、Th17 細胞分化、Cushing 綜合征，以及甲狀旁腺激素合成、分泌和作用，甲狀腺癌、結直腸癌等腫瘤信號通路，進一步提示lncRNA-MAL2 可能通過這些細胞內的與細胞正常的生理過程、炎癥感染以及腫瘤信號通路發揮調控作用。

綜上所述，lncRNA-MAL2 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相關。