基于生物信息学分析的子宫内膜异位症miRNA-mRNA调控网络的初步构建*

目的 用生物信息学分析方法初步构建子宫内膜异位症miRNA-mRNA的调控网络,探索其在子宫内膜异位症中的分子调控机制。方法 从GEO下载数据集GSE7305,使用R语言软件对其进行差异表达基因分析。使用DAVID在线网站对获得的差异表达基因进行基因功能和KEGG信号通路富集分析。通过HMDD v3.0精准查询与子宫内膜异位症相关且经过验证（≥2次）的miRNA,并使用miRwalk 2.0数据库预测其靶基因。将预测的靶基因和GSE7305中的差异表达基因求得交集,获得miRNA和mRNA相互作用关系对。在Cytoscape v3.6.1中绘制miRNA-mRNA调控网络图,并运用CytoHubba插件进行核心mRNA及miRNA的筛选,构建相应的子网络。结果 从GSE7305中共获得655个差异表达基因,其主要富集于补体信号通路、p53信号通路、细胞黏附相关信号通路中。成功构建子宫内膜异位症miRNA-mRNA分子调控网络,并筛选出核心mRNA和miRNA： hsa-miR-20a-5p、hsa-miR-141-3p、hsa-miR-200b-3p、hsa-miR-449b-3p属于高频下调表达的miRNA,且均可靶向作用于GATA6;高频上调表达的hsa-miR-125-5p可同时作用于PGR、ESR1,并下调两者表达水平。结论 通过基因芯片分析和数据库挖掘方法构建miRNA-mRNA调控网络,为研究子宫内膜异位症发病机制、探索联合miRNA及其靶基因作为临床诊断标志物提供可靠的研究方向。     

基于生物信息学方法预测与多囊卵巢综合征相关的miRNA

目的：基于生物信息学方法构建多囊卵巢综合征(PCOS)表达的miRNA及miRNA靶基因的调控网络。方法：从GEO数据库的GPL16543平台下载miRNA基因芯片数据集GSE72274,用GEO2R筛选差异表达的miRNA,应用在线数据库miRWalk分析预测miRNA差异表达的靶基因。对靶基因进行GO富集分析和KEGG信号通路富集分析。应用Cytoscape软件绘制miRNA及其相关靶基因调控图。通过STRING网站对靶基因进行PPI网络构建,并使用CytoHubba插件进行Hub基因分析。结果：共筛选出差异miRNA一共38个,其中32个上调,6个下调。预测差异miRNA的靶基因得到393个,GO分析发现差异的靶基因主要参与RNA聚合酶Ⅱ启动子对转录的调节、RNA聚合酶Ⅱ启动子对转录的正调节、蛋白结合、金属离子结合、D等生物学过程。KEEG分析表明其主要参与TGF-β信号通路和Hedgehog信号通路。成功构建miRNA相关靶基因调控网络,调控网络中的miRNA包括：hsa-miR-135b-5p、hsa-miR-199a-3p、hsa-miR-32-5p。通过CytoHubba...     

基于生物信息学探讨骨关节炎miRNA-mRNA调控网络及其作用机制

目的: 基于生物信息学探讨骨关节炎miRNA mRMA调控网络的作用机制并筛选Hub基因,分析其在骨关节炎中的分子调控机制。方法: 通过GEO数据库获取骨关节炎的miRNA芯片数据集(GSE105027)和mRNA芯片数据集(GSE55235),分析两者的差异表达基因。利用FunRich软件预测差异表达miRNAs的转录因子、功能富集分析及其靶基因预测,再将预测的靶基因与差异表达mRNAs进行交叉匹配,获得miRNA mRNA调控网络。然后利用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作网络,并筛选出Hub基因。最后利用R语言分析Hub基因的主要生物功能与相关信号通路。结果: ① 筛选得到265个miRNAs和838个mRNAs存在差异表达。② 对265个miRNAs进行预测共得到203个转录因子,其中早期生长反应因子1（EGR1）差异最显著。富集分析显示miRNAs主要涉及核碱基、核苷、核苷酸和核酸代谢的调控,调节细胞生长,转录等过程。③ 共预测到3 572个靶基因,依据miRNA和mRNA的负调节关系,筛选出交叉表达负调控的mRNAs 96个、miRNAs 25个。④ 原癌基因Jun(JUN)、原癌基因Fos（FOS）、白介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子（TNF）、白介素1β（IL-1β）、趋化因子CXCL8（CXCL8）为蛋白互作网络中的Hub基因。⑤ 富集分析主要涵盖对脂多糖的反应、对细菌来源分子的反应、DNA结合转录因子活性的调节等生物学过程,涉及IL-17、Toll样受体、AGE RAGE、TNF和NOD样受体信号通路。结论: 成功筛选并构建了骨关节炎的miRNA-mRNA调控网络,在一定程度上阐明了miRNA及其靶基因在骨关节炎发生和发展中的分子调控机制。     

缺血性脑卒中患者外周血miRNA生物信息学分析研究

目的 应用生物信息学技术分析缺血性脑卒中患者外周血中微小RNA(miRNA)的靶基因及其功能、在疾病中的作用.方法 在GEO数据库中检索缺血性脑卒中基因芯片数据,并利用生物信息学工具筛选差异表达的miRNA,对差异表达的miRNA进行靶基因预测分析,对miRNA靶基因进行生物学功能分析及信号通路分析,最后构建miRNA调控网络和miRNA靶基因调控网络.结果 检索到芯片数据GSE55937,筛选得到50个差异表达的miRNA.筛选出的miRNA的靶基因的合集共7 557个.这些靶基因的功能主要为DNA依赖转录、DNA依赖转录调节等,主要分布在丝裂原活化蛋白激酶信号通路、肿瘤信号通路等信号通路miRNA功能的调控分析及miRNA靶基因调控网络图提示,人类miRNA(hsa-miR)-15a-5p、hsa-miR-106b-5p、hsa-let-7c-5p、hsa-let-7 i-5p、hsa-let-7 g-5p中心度最高.结论 缺血性脑卒中患者外周血中存在差异性表达的miRNA,hsa-miR-15a-5p、hsa-miR-106b-5p、hsa-let-7c-5p、hsa-let-7i-5p、hsa-let-7g-5p与缺血性脑卒中的发病密切相关.     

高血压脑出血患者脑组织microRNA表达谱及生物信息学分析

目的 构建高血压脑出血患者脑组织差异表达miRNA,并进行生物信息学分析。方法 选取行高血压脑出血手术患者脑血肿腔壁脑组织标本16例，同期选择重型颅脑损伤且具有高血压病史患者脑组织标本16例作为对照组。通过Trizol法提取标本总RNA,筛选出差异表达的miRNA。利用生物信息学技术分析差异表达miRNA的特点，通过String数据库得到靶基因蛋白互作分析结果，Cytoscape软件进行miRNA-mRNA核心调控网络可视化。结果 实验组与对照组相比较共筛选出差异表达miRNA 43个(P<0.05),其中上调miRNA共7个，下调miRNA共36个。对差异miRNA的靶基因进行KEGG/GO富集分析，得到与高血压脑出血相关的信号通路：cAMP信号通路、ErbB信号通路、Calcium信号通路、Wnt信号通路(P<0.05)。构建miRNA-mRNA可视化网络图，发现关联度最高的miRNA为：hsa-miR-1303、hsa-miR-1972、hsa-miR-362-3p、hsa-miR-101-3p、hsa-miR-378d, PPI蛋白互作分析发现连接度最高的前三个基因为：MAPK1、GRB2和RAC1。结论 差异miRNA可能在自发性高血压脑出血的发病机制中具有重要作用，可能为自发性高血压脑出血的治疗及预防提供潜在治疗靶点及方向。     

基于miRNA-mRNA调控网络对草酸钙肾结石形成关键分子的筛选和分析

目的 应用生物信息学技术构建草酸钙肾结石大鼠miRNA-mRNA调控网络并筛选出调控草酸钙肾结石形成的关键分子。方法 从GEO数据库中筛选出乙二醇喂养14天诱导的草酸钙肾结石大鼠肾组织的miRNA和mRNA数据集,应用GEO2R在线工具分析得到显著差异表达的miRNA(DEMs)和mRNA(DEGs),并应用热力图进行展示。利用miRWalker预测DEMs的靶基因,根据miRNA负向调控mRNA原理应用R语言“venn.diagram”包与DEGs分别取交集,得到参与调控草酸钙肾结石形成的基因,然后应用 “clusterprofile”包对调控基因进行GO和KEGG富集分析、应用string数据库进行蛋白质互作分析(PPI),利用Cytoscape软件实现对PPI和miRNA-mRNA调控网络可视化和关键基因的筛查。结果 共分析得到38个DEMs和349个DEGs。将预测得到的DEMs靶基因与DEGs取交集后得到116个调控基因,这些基因富集到24个GO条目和22个KEGG信号通路。成功构建miRNA-mRNA调控网络,处于核心调控位置的miRNA为miR-6215、miR-758-5p和miR-214-3p。PPI网络分析筛选出5个关键基因,分别为：Foxm1、Ndc80、Cdkn2b、Cdt1和Ikbkg。结论 通过构建miRNA-mRNA调控网络,我们筛选出在草酸钙肾结石形成过程中起关键调控作用的miRNA和基因,为草酸钙结石的防治提供了新的研究思路和理论支撑。     

基于生物信息学构建肝细胞癌预后相关circRNA-miRNA-mRNA调控网络

目的 应用生物信息学方法筛选肝细胞癌中差异表达的环状RNA (circRNA),构建肝癌预后相关circRNA-微RNA (miRNA)-mRNA调控网络。方法 从基因表达综合（GEO）数据库中下载肝癌相关circRNA数据集,应用GEO2R工具筛选差异表达circRNA,在Circular RNA Interactome及circBank数据库中预测与circRNA相结合的miRNA,在miRDB、RNAInter及TargetScan数据中预测miRNA的靶基因,构建circRNA-miRNA-mRNA调控网络。应用DAVID软件、STRING数据库、Cytoscape软件及GEPIA数据库对靶基因进行功能注释、通路分析、蛋白质-蛋白质相互作用网络（PPI）构建及预后分析,最后确定肝癌预后相关circRNA-miRNA-核心靶基因调控网络。结果 筛选出1个circRNA,为hsa＿circRNA＿0000301,与之结合的miRNA有4个,分别为hsamiR-377-3p、hsa-miR-767-3p、hsa-miR-1178-3p及hsa-miR-1228-3p。功能注释和通路富...     

乳腺癌差异表达miRNA在预后中的意义

目的 运用生物信息学方法研究复发转移乳腺癌组织中的差异表达MicroRNAs,预测其在乳腺癌预后中的分子调控网络。方法 从GEO数据库中获取乳腺癌组织MiRNA表达谱,包括131例10年内无远处转移复发者,79例10年内有复发者。GEO2R在线分析工具筛选差异表达MiRNA,靶基因预测验证数据库预测miRNA靶基因,使用DAVID工具的基因功能注释和通路富集方法对靶基因进行分析。TF-miRNA调控数据库寻找其上游转录因子,Cytoscape软件构建互作网络。结果 复发转移组乳腺癌组织共筛选到差异表达的miRNA 5个,其中表达上调3个,表达下调2个。得到4个相关上游转录因子HIF1A、EGR1、FOXM1、ESR2,与差异miRNA共调控154个的靶基因。靶基因功能集中在BMP信号通路,TGF-β信号通路,细胞骨架组装功能和Rho GTPases信号通路。结论 差异性表达的miRNA包括hsa-miR-210、hsa-miR-33a、hsa-miR-32、hsa-miR-135a、hsa-miR-30a-3p,利用生物信息学方法,能够有效获取信息,为乳腺癌的治疗及预后监测的新策略研究开辟新思路。     

Hsa-miR-335-5p及其靶基因预测肝癌肝移植术后肿瘤复发的生物信息学分析

目的利用公共基因表达数据库挖掘肝癌肝移植术后复发与未复发患者的基因表达数据,通过差异分析为临床监测肝癌肝移植术后肿瘤复发寻找新的分子标志物。方法在基因表达数据库GEO中以"肝癌""肝移植"和"miRNA"为关键词进行检索,寻找目标数据集,利用GEO2R分析目标数据集中肝癌肝移植术后复发和未复发患者组织样本中的差异微RNA(miRNA);通过miRTar Base和DIANA-TarBase v7.0数据库预测差异miRNA的靶基因,然后与GEPIA数据库中肝细胞肝癌组织中表达上调的基因取交集即共表达靶基因;利用Enrichr数据库对共表达靶基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,利用STRING数据库构建共表达差异靶基因的蛋白互作(PPI)网络图,通过Cytoscape软件筛选符合要求的关键基因并构建互作网络图,应用GEPIA数据库对共表达靶基因进行生存预后分析。结果按照筛选条件最终获得GSE30297为研究的目标数据集,利用GEO2R在线分析共获得上调miRNA 612个,下调miRNA 13个。结合既往文献报道及数据支持,最终分析确定hsa-miR-335-5p为本研究的目标miRNA,通过数据库预测hsa-miR-335-5p靶基因共得到185个共表达基因,进一步分析显示hsa-miR-335-5p与血管内皮生长因子A(VEGFA)、CXC趋化因子配体(CXCL) 9、CC趋化因子配体(CCL) 20、分泌型焦磷酸蛋白1(SPP1)、CXCL2、低聚果糖、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)、CCL19、硬脂酰辅酶A去饱和酶、角鲨烯环氧化酶、细胞色素P450家族7亚家族A成员1、胸腺基质淋巴细胞生成素、糖原磷酸化酶B(PYGB)、细胞色素P450家族26亚家族A成员1、神经肽Y受体Y1、γ-氨基丁酸B型受体亚单位1、果糖二磷酸醛缩酶A、酰基辅酶A合成酶长链家族成员1、胞嘧啶脱氨酶、死骨片1等基因均有明显的结合位点。通过公共数据库对核心靶基因进行生存分析发现VEGFA、SPP1、PYGB、G6PD与肝癌预后明显相关。结论通过生物信息学分析,hsa-miR-335-5p及其调控的靶基因可为临床监测肝癌肝移植术后复发寻求潜在分子标志物提供新的思路。     

肝细胞癌中促癌miRNA调控网络分析与验证

目的 构建肝细胞癌中生存相关的促癌miRNA与其靶基因的调控网络并对关键miRNA-靶基因进行实验验证。方法 利 用OncomiR和Oncolnc获取肝癌中生存相关的miRNA,并进行表达分析和生存分析;利用miRNet预测miRNA的靶基因,通过GEPIA2、Ualcan分别对靶基因进行生存和表达分析,通过Starbase进行miRNA-靶基因共表达分析,利用Cytoscape软件构建miRNA-靶基因网络,通过Enrichr进行靶基因富集分析,利用String数据库进行蛋白互作网络构建。将NC,hsa-miR-1226-3p的mimic或inhibitor,hsa-miR-221-5p的mimic或inhibitor分别转染HepG2细胞,利用CCK8检测转染后细胞活力的变化情况,另取转染后48 h样品利用Q-PCR检测靶基因表达情况;将NC,hsa-miR-221-5p的mimic或inhibitor分别转染HepG2细胞,48 h后用 Werstern blot检测靶基因蛋白表达情况;将 NC+p-GCDH-WT质粒,NC+p-GCDH-MUT质粒,hsa-miR-221-5p mimic+p-GCDH-WT质粒,hsa-miR-221-5p mimic+p-GCDH-MUT质粒分别转染HepG2细胞,48 h后利用多功能酶标仪检测荧光素酶活性;将NC,hsa-miR-221-5p mimic,pEGFP N1-GCDH质粒,hsa-miR-221-5p mimic+pEGFP N1-GCDH质粒分别转染HepG2细胞,利用CCK8检测转染后细胞活力的变化情况,transwell 实验检测细胞迁移和侵袭能力。结果 从OncomiR和Oncolnc数据库中分别得到223个（P<0.05）和146个（P<0.05）在肝癌中与生存相关的miRNA,两者交集为131个;结合表达分析和生存分析的结果共鉴定出 48 个促癌 miRNA;miRnet 共预测出 10 278 个靶基因,通过生存和表达分析符合预期的为 44 个,miRNA-mRNA共表达分析后的结果显示 27 个靶基因符合预期。通过 Cytoscape软件构建的 miRNA-靶基因网络包含了 25个促癌miRNA和27个抑癌基因。富集分析结果显示靶基因集中作用于脂肪酸代谢通路。验证实验显示,转染hsa-miR-1226-3p的mimic和inhibitor,hsa-miR-221-5p的mimic和inhibitor后,其对应的靶基因mRNA或蛋白水平均显著改变（P<0.05）;hsa-miR-221-5p mimic 和 p-GCDH-WT 质粒共转可显著降低其荧光素酶的活性（P<0.05）;pEGFP N1-GCDH 质粒和 hsa-miR-221-5pmimic共转可显著恢复其对细胞活力,以及细胞迁移、侵袭能力的影响（P<0.05）。结论 通过综合分析鉴定了肝癌中的促癌miRNA并构建了其调控网络;脂肪酸代谢可能是肝细胞癌中促癌miRNA发挥作用的重要的靶标信号通路之一。hsa-miR-221- 5p/GCDH轴是肝癌进展的重要分子机制。