骨關節(jié)炎長鏈非編碼RNA及信使RNA表達譜的構建與分析.pdf

1、目的：通過生物學芯片對正常與骨關節(jié)炎(osteoarthritis，OA)人群進行l(wèi)ncRNA-mRNA表達譜分析，對異常表達的lncRNA及mRNA采用生物信息學進行分析研究，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)展密切相關的lncRNA和mRNA，為進一步研究OA的表觀遺傳機制奠定基礎。
　　方法：⑴分別對正常膝關節(jié)軟骨組織（5例）與膝關節(jié)OA軟骨組織（5例）標本應用Affymetrix基因芯片技術進行

2、lncRNA及mRNA的表達譜的分析，篩選具有差異性的lncRNA及mRNA，構建出OA差異lncRNA及mRNA的表達譜。⑵用基因功能注釋(GO分析)對差異性的mRNA進行功能注釋，預測差異表達的mRNA高富集的生物學過程、細胞組成和分子功能。⑶用KEGG信號通路分析對差異性的mRNA信號通路注釋，預測差異表達的mRNA高富集的生物學信號通路。⑷對差異表達基因中相關系數(shù)最高的500個lncRNA-mRNA關系對采用共表達網(wǎng)絡(co-e

3、xpression)分析進行預測。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、擬深入進行研究的信號通路(PI3K-Akt)，從已構建的差異性lncRNA及mRNA表達譜中選出與之相關的lncRNA及mRNA，采用共表達(co-expression)分析計算這些lncRNA-mRNA關系對之間的相關系數(shù)，并構建共表達網(wǎng)絡分析相互作用關系。(6)篩選出差異表達倍數(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例關節(jié)軟骨組織（其中OA組中19例，正常組中11例）對其表達水平進行驗證。
　　結(jié)果：①基因芯片分析結(jié)果表明，與正常組相比，檢測到膝關節(jié)OA軟骨組織中有2042個lncRNA表達有差異，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，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(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，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，其中富集程度最高的3條通路分別是細胞色素P450、谷胱甘肽代謝(Glutathione metabolism)、細胞色素P450的異物代謝(Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450)。④納入差異表達基因中相關系數(shù)最高的500個lncRNA-mRNA關系對以及PI3K-Akt通路相關的lncRNA-mRNA相互

8、作用對，構建了lncRNA-mRNA共表達網(wǎng)絡。⑤選擇差異表達倍數(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軟骨組織中表達上調(diào);lnc-MSMP-2、

9、lnc-NPVF-4、MYOC mRNA和PAK3 mRNA在OA軟骨組織中表達下調(diào)，表達趨勢與芯片篩選結(jié)果一致。
　　結(jié)論：lncRNA與OA的發(fā)生機制有關，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；lncRNA可能通過對應的mRNA參與基質(zhì)組成、