骨關(guān)節(jié)炎長鏈非編碼RNA及信使RNA表達(dá)譜的構(gòu)建與分析.pdf

1、目的：通過生物學(xué)芯片對正常與骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)人群進行l(wèi)ncRNA-mRNA表達(dá)譜分析，對異常表達(dá)的lncRNA及mRNA采用生物信息學(xué)進行分析研究，初步探討lncRNA在OA的發(fā)生發(fā)展中的作用，尋找與OA發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的lncRNA和mRNA，為進一步研究OA的表觀遺傳機制奠定基礎(chǔ)。
　　方法：⑴分別對正常膝關(guān)節(jié)軟骨組織（5例）與膝關(guān)節(jié)OA軟骨組織（5例）標(biāo)本應(yīng)用Affymetrix基因芯片技術(shù)進行

2、lncRNA及mRNA的表達(dá)譜的分析，篩選具有差異性的lncRNA及mRNA，構(gòu)建出OA差異lncRNA及mRNA的表達(dá)譜。⑵用基因功能注釋(GO分析)對差異性的mRNA進行功能注釋，預(yù)測差異表達(dá)的mRNA高富集的生物學(xué)過程、細(xì)胞組成和分子功能。⑶用KEGG信號通路分析對差異性的mRNA信號通路注釋，預(yù)測差異表達(dá)的mRNA高富集的生物學(xué)信號通路。⑷對差異表達(dá)基因中相關(guān)系數(shù)最高的500個lncRNA-mRNA關(guān)系對采用共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)(co-e

3、xpression)分析進行預(yù)測。⑸根據(jù)KEGG通路信號分析結(jié)果挑選出與OA發(fā)生密切相關(guān)、擬深入進行研究的信號通路(PI3K-Akt)，從已構(gòu)建的差異性lncRNA及mRNA表達(dá)譜中選出與之相關(guān)的lncRNA及mRNA，采用共表達(dá)(co-expression)分析計算這些lncRNA-mRNA關(guān)系對之間的相關(guān)系數(shù)，并構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析相互作用關(guān)系。(6)篩選出差異表達(dá)倍數(shù)較高且功能作用不明確的4條lncRNA及4條mRNA，運用QPCR

4、方法在30例關(guān)節(jié)軟骨組織（其中OA組中19例，正常組中11例）對其表達(dá)水平進行驗證。
　　結(jié)果：①基因芯片分析結(jié)果表明，與正常組相比，檢測到膝關(guān)節(jié)OA軟骨組織中有2042個lncRNA表達(dá)有差異，其中1137個上調(diào)，905個下調(diào)，上調(diào)最明顯的lncRNA為lnc-SAMD14-4，下調(diào)最明顯的為lnc-MSMP-2;對OA組和正常組的mRNA進行芯片分析，檢測到2011個mRNA具有差異性表達(dá)，其中有1386個mRNA上調(diào)，625

5、個mRNA下調(diào)，其中MMP-13編碼mRNA上調(diào)最明顯，MYOC編碼mRNA下調(diào)最明顯。②GO功能注釋分析結(jié)果顯示，上調(diào)的mRNA富集程度最高的分別為細(xì)胞外基質(zhì)組成(extracellular matrixorganization，GO:0030198)、基質(zhì)外泌體(extracellular exosome，GO:0070062)和膠原結(jié)合(collagen binding，GO:0005518);下調(diào)的mRNA富集程度最高的分別為蛋

6、白質(zhì)穩(wěn)定性(protein stabilization，GO:0050821)、纖毛相關(guān)(cilium，GO:0005929)和硫酸乙酰肝素蛋白多糖結(jié)合(heparan sulfate proteoglycan binding,GO:0043395)。③KEGG通路分析共檢測出有27條信號通路與上調(diào)的mRNA相關(guān)，其中富集程度最高前3位通路分別是黏合斑(focal adhesion)、癌癥相關(guān)通路(Pathways in cancer)

7、、磷脂酰肌醇3-激酶通路(PI3K-Akt);94條信號通路與下調(diào)的mRNA相關(guān)，其中富集程度最高的3條通路分別是細(xì)胞色素P450、谷胱甘肽代謝(Glutathione metabolism)、細(xì)胞色素P450的異物代謝(Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)。④納入差異表達(dá)基因中相關(guān)系數(shù)最高的500個lncRNA-mRNA關(guān)系對以及PI3K-Akt通路相關(guān)的lncRNA-mRNA相互

8、作用對，構(gòu)建了lncRNA-mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。⑤選擇差異表達(dá)倍數(shù)較高且功能作用不明確的4個lncRNA(lnc-SAMD14-4、lnc-MARCKS-7、lnc-MSMP-2和lnc-NPVF-4)和4個mRNA(SERPINF1、POSTN、MYOC和PAK3)進行qPCR驗證，其中 lnc-SAMD14-4、 lnc-MARCKS-7、SERPINF1 mRNA和POSTNmRNA在OA軟骨組織中表達(dá)上調(diào);lnc-MSMP-2、

9、lnc-NPVF-4、MYOC mRNA和PAK3 mRNA在OA軟骨組織中表達(dá)下調(diào)，表達(dá)趨勢與芯片篩選結(jié)果一致。
　　結(jié)論：lncRNA與OA的發(fā)生機制有關(guān)，可能是其表觀遺傳致病因素之一；lncRNA(lnc-SAMD14-4、lnc-MARCKS-7、lnc-MSMP-2和lnc-NPVF-4)和mRNA(SERPINF1、POSTN、MYOC和PAK3)可能與OA發(fā)生發(fā)展有關(guān)；lncRNA可能通過對應(yīng)的mRNA參與基質(zhì)組成、