前列腺癌相关lincRNAs功能的生物信息学分析

【摘要】长链非编码RNA（longnon-codingRNA,lncRNA）是一类长度大于200核苷酸、不具备蛋白编码能力的转录本。目前为止，了解确切功能的lncRNA数量极少。前列腺癌症是发生在男性生殖系统中的一种恶性肿瘤，它也是男性最重要的致死肿瘤之一。随着癌症转录组研究的进展，越来越多的证据显示，lncRNA的异常表达参与了肿瘤的发生。故而lncRNA的研究十分重要。根据在基因组位置的不同，lncRNA可分为不同的亚类，其中基因间的lncRNA则转录自基因间区域，即长链非编码间区RNA（Longintergenicnon-codingRNAs,lincRNAs）是本文的探索的对象。我们使用下一代测序（NGS）的数据，共计30个RNA-Seq样本（20个癌症样本，10个癌旁正常组织），使用加权基因共表达网络分析（weightedgeneco-expressionnetworkanalysis，WGCNA）的方法对差异表达的蛋白编码基因和lincRNA数据进行共表达分析。我们对这5000个高度差异基因建立共表达scale-free网络并进行聚类分析，获得9个共表达模块，分别命名为M1M9。我们对表达矩阵进行主成分分析（principalcomponentanalysis，PCA），并将第一主成分作为整个模块的eigengene，然后用eigengene的表达值代表整个模块的总体表达。计算了每个基因与eigengene的Pearson’scorrelation，作为此基因的的模块关联系数（即modulemembershipkME）。得到前列腺癌共表达模块后，检验所有模块是否与前列腺癌症相关的显著性，得到三个前列腺癌相关的风险模块M1（blackpcor=0.008219622）；M3（cyanpcor=0.027801588）；M5（magentapcor=0.001489048）。模块M3（“cyan”）和模块M5（“magenta”）的eigengenes的聚类分析结果表明这两个模块接近。我们对这三个前列腺癌风险模块（M1,M3,M5）进行子网络分析，发现在M3，M5模块中lincRNA含量较多。另外在eigengenes的转录因子（transcriptionfactor，TF）富集分析结果表明M3和M5模块共同被重要的癌症调控因子Sp1调控，miRNAs富集分析结果表明模块分别和miR-24和miR-330显著相关（pvalue<=0.05），根据相关已报道文献可知miR-24和miR-330是前列腺癌症的的生物标志物。在对M3模块网络的研究中发现，前列腺癌风险模块M3（“cyan”）中有7个lincRNA（TCONSl200008237、TCONSl200022670、TCONSl200022611、linc-PXN-1、TCONSl200011130、TCONSl200001418、TCONSl200013175）起着重要调控基因共表达的作用，故而在网络的层次上又验证了lincRNA的生物学功能，我们把这个模块中的eigengene基因在MetaCoreGeneGO中进行富集分析，发现M3（”cyan”）模块内的基因主要参与转录调控，细胞内蛋白运输定位，基因表达，衰变等生物过程。所有的结果皆证明了lincRNA在前列腺癌中行使相关调控的功能。本课题通过一系列的生物信息学方法，阐明了lincRNA如何同蛋白编码基因共表达，并行使相关特定的功能；可作为指导性资源，为研究者研究lncRNA提供新的思路和方式。
【作者】崔卫荣；
【导师】沈百荣；
【作者基本信息】苏州大学，系统生物学，2014，硕士
【关键词】长链间区非编码；RNA(LincRNA)；前列腺癌；RNA-Seq；加权基因共表达网络分析（WGCNA）；富集分析；生物功能；

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