hsa-miR-181a-5p靶基因預測及生物信息學分析

王艷陽,劉 嬋,周 雪,張隆澤,余麗梅,何志旭,4

(1.遵義醫科大學附屬醫院 貴州省細胞工程重點實驗室,貴州 遵義 563099;2.遵義醫科大學組織損傷修復與再生醫學省部共建協同創新中心,貴州 遵義 563099;3.遵義醫科大學 基礎醫學院免疫學教研室,貴州 遵義 563099;4.貴州省兒童醫院,遵義醫科大學附屬醫院 小兒內科,貴州 遵義 563099)

miRNA是一類非編碼RNA,是一種內源性、高度進化保守的單鏈RNA,可作為基因表達的調節因子來發揮關鍵作用[1]。1993年,Lee等[2]在對秀麗隱桿線蟲的研究中,第1次報道了miRNA。迄今為止,已鑒定出超過2 000種miRNA,miRNA在大多數生物過程的調節中發揮關鍵作用,其中包括細胞分化、增殖以及細胞周期調節和代謝[3],miRNA現被用于多種臨床診斷標志以及疾病治療靶點[4]。超過60%的人類蛋白質編碼基因在其3' 非翻譯區含有miRNA靶位點[5],miRNA在轉錄和翻譯水平上調控目的基因的表達,可以通過與啟動子區域中的反向互補序列結合來調節靶基因的轉錄,核miRNA通過轉錄基因激活(TGA)和轉錄基因沉默(TGS)來發揮作用[6],成熟的miRNA被加載到RNA誘導的沉默復合體中,引導復合體靶向mRNA,導致翻譯抑制和靶向mRNA降解[4]。每個miRNA可調控數個靶基因,而同一個靶基因也可以被多個miRNA調控[6],因此miRNA對靶基因表達的調控作用在人類組學中具有龐大而復雜的系統,近年來許多科學研究已經在特定的miRNA改變和疾病之間建立、驗證了它們之間的聯系,miRNA已經逐漸成為國內外學者研究的重點。

miR-181a可通過參與細胞的增殖、凋亡和分化調節各種各樣的生物過程,包括T細胞分化的調控[7],血小板活化的調節[8],精子的形成[9],也可以作為癌基因或腫瘤抑制因子參與各種癌癥的發病機制[10]等,這些研究結果提示miR-181a在多種生物學過程中發生作用,因此對其功能的深入探索尤為重要。

本研究根據現有生物信息學分析系統對hsa-miR-181a-5p進行了全面的分析[11],首先對hsa-miR-181a-5p的染色體基因定位及miR-181a-5p的物種保守性進行分析,根據其結果驗證其是否有重要生物學功能。在這些基礎上,對hsa-miR-181a-5p在人類各組織以及不同疾病發生中的表達豐度進行分析,為進一步對現有實驗所驗證結論進行整理概述提供充分的理論支持,最后對其靶基因進行預測并對其靶基因進行GO功能分析、KEGG信號轉導通路富集分析以及靶基因之間蛋白質相互作用,并在細胞水平驗證靶基因及其富集通路,為預測結果提供理論支撐,同時在討論部分結合現有實驗研究進一步相互佐證,為hsa-miR-181a-5p在生物學過程中所起到的的調控機制提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 hsa-miR-181a-5p的基因組信息和物種序列保守性的預測分析 使用在線數據庫UCSC(http://genomea-sia.ucsc.ed)檢索hsa-miR-181a-5p的基因組信息;采用miRBase(https://www.mir-base.org/)在線數據庫下載物種成熟序列并對hsa-miR-181a-5p的成熟序列進行物種保守性分析。

1.2 hsa-miR-181a-5p在人類各組織以及不同疾病中的表達水平分析 采用miGator v3.0 數據庫(http://mirgator.obic.re.kr/)對hsa-miR-181a-5p進行分析,檢索hsa-miR-181a-5p在人類不同的組織器官中、不同疾病發生過程的表達水平。

1.3 hsa-miR-181a-5p的靶基因預測 采用miRWALK( http://mirwalk.umm.uniheidelberg.de/)、miRDB(http: //www.mirdb.org/)和Target Scan(http://www.target-scan.org/vert71/)靶基因數據庫分析預測hsa-miR-181a-5p的靶基因,預測結果用Venny2.1.0 ( https://bioinfogp.cnb.csic.es/to-ols/venny/ )繪制韋恩圖,取其交集靶基因用于后續分析。

1.4 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的GO和KEGG富集通路 將交集靶基因使用SangerBox數據庫(http://sangerbox.com/home.html)進行GO功能注釋分析和KEGG信號通路富集分析。將483個交集基因作為目的基因輸入,GO功能注釋包括細胞組分(CC)、分子功能(MF)、生物功能(BP)3大應用部分;對靶基因進行KEGG富集分析,找出差異顯著的信號轉導通路,P<0.05為差異具有統計學意義。

1.5 hsa-miR-181a-5p靶基因編碼蛋白質之間相互作用分析 將交集靶基因數據集導入String 11.0 數據庫(http://www.string-db.org),選擇顯示選項為hide disconnected nodes in the network,交互分數為highest confidence,構建靶基因編碼的蛋白間相互作用網絡圖。

1.6 主要儀器及試劑 逆轉錄儀型號為東勝龍ETC-811,基因擴增PCR儀、熒光定量PCR儀型號為美國伯樂bio-rad cfx96實時熒光定量PCR儀;miR-181a-5p agomir、agomir NC及antagomir、antagomir NC購于上海吉瑪基因;Trizol購于Takara有限公司;Gibco F12/DMEM細胞培養基、Gibco胎牛血清以及LIPO 2000(L7800)購于thermo賽默飛有限公司;miRNA 第一鏈 cDNA 合成 (加尾法)、miRNA 熒光定量 PCR 試劑盒 (染料法)購于上海生工生物有限公司;A549細胞(肺癌人類肺泡基底上皮細胞)購于中國科學院昆明細胞庫。

1.7 細胞轉染 實驗共有5組:A549細胞空白組,miR-181a-5p agomir A549細胞組,miR-181a-5p antagomir A549細胞組。分別按照說明書將50 nmol/L miR-181a-5p agomir、agomir NC,100 nmol/L miR-181a-5p antagomir、miR-181a-5p antagomir NC(序列見表1)轉染入A549細胞中,轉染48 h后檢測miR-181a-5p在不同組細胞中的相對表達量, 轉染步驟按照試劑說明書嚴格進行,細胞在37 ℃細胞培養箱中孵育。

表1 轉染RNAoligo序列及RT-qPCR 引物序列

1.8 轉染效率驗證 提取細胞總RNA后,轉染效率采用miRNA第一鏈cDNA合成(加尾法)及miRNA熒光定量PCR試劑盒(染料法)進行驗證,逆轉錄體系及反應條件嚴格按照說明書進行,將得到的cDNA反應液稀釋50倍后點板。miRNA擴增反應體系以及miRNA擴增條件嚴格按照說明書進行,引物根據上海和元公司提供的引物序列由上海生工生物有限公司合成(表1),內參使用U6,結果采用2-ΔΔCt的方法來統計miRNA的相對表達水平。

1.9 轉錄組測序 將A549細胞空白組、miR-181a-5p agomir A549細胞組、miR-181a-5p antagomir A549細胞組進行轉錄組測序,按照武漢華大基因技術服務有限公司高通量實驗室所提供的標準步驟執行,使用BGISEQ平臺檢測對比基因集,測序長度為PE150。參考物種名為HOMO_SAPIENS,來源為NCBI,參考基因組版本為GCF_000001405.39_GRCH38.P13。測序得到的RAW DATA使用SOAPNUKE (V1.5.6)進行過濾,得到CLEAN DATA。后續使用Dr. Tom多組學數據挖掘系統(https://biosys.bgi.com)進行數據分析、繪圖及挖掘。TPM是根據測序深度歸一化后的表達量度量,根據 kegg_pathway 注釋分類,使用 R 軟件中的 phyper 函數進行富集分析,計算 Pvalue,然后對 Pvalue 進行 FDR 校正得到 Qvalue。在系統中篩選反映差異倍數,log2(處理組表達量 / 對照組表達量),大于0表示相對于對照組,處理組基因表達量上調,小于0表示下調。計算用的表達量一般是歸一化后的 read counts。以上下1.5倍差距為標準,篩選log2(處理組表達量 / 對照組表達量)差異表達的轉錄組基因后進一步進行KEGG通路富集。結合前期預測以及現有文獻,選擇通路,篩選基因集做熱圖分析,標準化方法為:z-score (row direction)。

2 結果

2.1 hsa-miR-181a-5p的基因定位及成熟序列的保守性分析 檢索UCSC數據庫發現 hsa-miR-181a-5p基因定位于人類基因組chr1:198859109-198859130,chr9:124692481-124692502之間(圖1)。對miR-181a-5p成熟序列進行分析,結果顯示miR-181a-5p的成熟序列在物種間基本一致,該序列在36種物種進化過程中具有高度保守性(表2)。

圖1 hsa-miR-181a-5p在人類基因組chr1、chr9的定位

表2 不同物種中 miR-181a-5p 的成熟序列

2.2 hsa-miR-181a-5p在人體各器官及不同疾病中的表達分析 通過定位人類1號染色體的miR-181a-5p,圖2結果結果顯示,其分布器官的優先排名為中樞神經系統、扁桃體、淋巴細胞、肺部、乳房;圖3結果顯示位于人類9號染色體的hsa-miR-181a-5p的優先排名為中樞神經系統、扁桃體、淋巴細胞、乳房、色素細胞。通過分析hsa-miR-181a-5p在不同疾病發生的表達情況,圖4結果顯示,位于1號染色體的hsa-miR-181a-5p在急性髓系白血病的表達豐度最高,其次是卵巢漿液性癌以及前列腺癌等生殖系統癌癥,乳腺浸潤性導管癌等乳腺癌,以及多種白血病與淋巴瘤等血液系統疾病;圖5結果顯示位于9號染色體的hsa-miR-181a-5p在鼻咽癌、銀屑病的表達豐度排在前列,同時也在多種乳腺癌以及多種血液系統疾病中豐度呈現顯著增加。

圖2 位于人類1號染色體的hsa-miR-181a-5p在人各個組織器官中的表達情況

圖3 位于人類9號染色體的hsa-miR-181a-5p在人各個組織器官中的表達情況

圖4 位于人類1號染色體的hsa-miR-181a-5p在不同疾病中的表達豐度

圖5 位于人類9號染色體的hsa-miR-181a-5p在不同疾病中的表達豐度

2.3 hsa-miR-181a-5p的靶基因預測結果 miRWALK預測靶基因為8 112個,miRDB預測靶基因為1 408個,Target Scan預測靶基因為1 371個,交集靶基因有483個用于后續分析(圖6)。

圖6 MIRDB、miWALK 、TargetScan 數據庫預測hsa-miR-181a-5p的靶基因韋恩圖

2.4 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的 GO功能分析 對3個數據庫交集靶基因進行GO功能分析,結果顯示hsa-miR-181a-5p的交集靶基因參與多種細胞組分,排名前十的有胞漿、細胞質、細胞核、核質、質膜、細胞膜、染色質、高爾基體、粘著斑、大分子復合物;hsa-miR-181a-5p的交集靶基因執行多種分子功能,排名前十的包括蛋白質結合、金屬離子結合、RNA結合、異丙腎上腺素結合、DNA結合、RNA 聚合酶Ⅱ核心啟動子近端區域序列特異性 DNA 結合、RNA聚合酶Ⅱ轉錄因子活性、序列特異性DNA結合、蛋白質結合、鋅離子結合、轉錄因子活性,序列特異性DNA結合;hsa-miR-181a-5p的交集靶基因參與多種生物學過程,排名前十的包括RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的調控、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄正調控、信號轉導、RNA聚合酶Ⅱ啟動子轉錄的負調控、轉錄調節、DNA模板化、轉錄正性調控、DNA 模板化、細胞內信號轉導、蛋白質磷酸化、細胞粘附、神經系統發育(圖7)。

圖7 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的GO功能分析

2.5 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的KEGG信號通路分析 對hsa-miR-181a-5p的3個數據庫交集靶基因 KEGG 通路富集分析發現,排名前十的涉及MAPK、Ras、Pap1、PI3K-Akt等多個信號通路,還涉及癌癥的發生過程,富集通路所涉及的關鍵靶基因有MAPK1、KRAS、AKT3、RAP1B、MAPK8等,見圖8、9。這些結果提示我們hsa-miR-181a-5p的重要功能,也為后續實驗進行靶標通路的選擇提供了理論基礎。同時,本研究的多個預測結果均提示hsa-miR-181a-5p與癌癥發生發展的重要關聯。

圖8 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的KEGG信號通路分析氣泡圖

圖9 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的 KEGG 信號通路分析

2.6 hsa-miR-181a-5p預測靶基因的蛋白質之間相互作用分析 hsa-miR-181a-5p預測靶基因編碼蛋白質之間相互作用分析結果顯示,編碼蛋白之間存在較強作用關系的靶基因為MAPK1、MAPK8、TGFBR1、KRAS、RBBP7等(圖10)。MAPK1、MAPK8都是MAPK信號通路的關鍵分子,MAPK是信號從細胞表面傳導到細胞核內部的重要傳遞者,又涉及多種生物學過程;TGFBR1更是參與炎癥發生與上皮間質轉化等生物過程的重要分子;KRAS基因是GDP/GTP結合蛋白,活化后的KRAS可以激活下游如控制細胞生成的PI3K-AKT-mTOR信號通路,以及控制細胞增殖的RAS-RAF-MEK-ERK信號通路。以上這些都可以表明hsa-miR-181a-5p的生物重要性,也為hsa-miR-181a-5p后續實驗研究靶標的確認提供了一些理論支持。

圖10 預測靶基因所編碼蛋白質之間的相互作用分析

2.7 轉染結果 為了進一步觀察miR-181a-5p對基因表達的影響,轉染后對細胞中miR-181a-5p的相對表達量進行檢測,統計學結果顯示,miR-181a-5p agomir 組中miR-181a-5p的表達量顯著高于control、agomir NC組 (P<0.01),如圖11A。miR-181a-5p antagomir 組中miR-181a-5p的表達量顯著低于control、antagomir NC 組 (P<0.001),如圖11B。

A:miRNA-181a-5p Agomir組;B:miRNA-181a-5p Antagomir組;*、**:P<0.01、P<0.001;ns:無差異。

2.8 轉錄組測序結果 在Dr. Tom系統中篩選反映差異倍數,同時篩選log2(處理組表達量 / 對照組表達量)差異表達的轉錄組基因,差異倍數數據選為1.5,對這2 234個基因進行了KEGG通路富集,如圖12A。結果顯示顯著差異基因富集于癌癥相關通路:胰腺癌、癌癥中的miRNAs、結直腸癌、癌癥通路、腎細胞癌、乳腺癌;代謝相關通路:胰島素抵抗、非酒精性脂肪肝、胰島素信號通路;神經系統相關通路:長壽調節途徑、神經營養因子信號通路、長程增強效應;細胞周期相關信號通路:細胞循環途徑;還涉及炎癥相關通路:TNF信號通路、TGF-beta信號通路;以及前期生物信息學預測的PI3K-AKT信號通路、Ras信號通路、Rap1信號通路、MAPK信號通路,如圖12B。結合前期預測以及現有研究,選擇了胰島素抵抗(圖13A)、結直腸癌(圖13B)、PI3K-AKT信號通路(圖13C)、細胞循環途徑(圖13D)、Ras信號通路(圖13E)5個通路,將顯著差異詳細基因集做熱圖分析,如圖13,其中涉及MAPK10、PTEN、TGFB3等基因。

A:在Dr.Tom系統中篩選反映差異倍數,同時篩選log2(處理組表達量/對照組表達量)差異表達的轉錄組基因,差異倍數數據選為1.5,對這2 234個基因進行了KEGG通路富集;B:KEGG通路富集氣泡圖。

A:胰島素抵抗;B:結直腸癌;C:PI3K-AKT信號通路;D:細胞循環途徑;E:Ras信號通路。

3 討論

研究表明,miRNA可以實現生物學過程代謝和功能的調節,涉及許多蛋白質-蛋白質和蛋白質-RNA相互作用的機制[12]。miRNA表達豐度與許多疾病發生發展有關,但是因為miRNA種類和數量較多, 并且其表達具有時序性和組織特異性,其涉及的相關生物學過程以及發揮的具體作用還有待研究。生物信息學能夠快速預測miRNA的靶基因,可以實現將數據庫預測的靶基因取交集后進行生物功能相關分析,對后續研究奠定了一定的理論基礎,本研究對相關數據資源進行了整合分析。

miR-181a-5p可以通過參與細胞的增殖、凋亡和分化調節各種各樣的生物過程,但其具體作用機制、靶基因及其靶基因相關功能還未明了,在現有研究中,沒有對hsa-miR-181a-5p潛在靶點和相關功能通路的全面分析。本研究通過生信分析,發現miR-181a-5p在36個物種中具有高度保守性,表明其可能參與編碼了重要的生命過程相關蛋白質。

通過對miR-181a-5p的生物信息學分析,并結合現有的文獻研究,發現miR-181a-5p可以通過其靶向基因在神經系統、血液免疫系統、骨骼系統疾病以及癌癥的發生發展中發揮重要作用。本研究通過對hsa-miR-181a-5p在人體組織中的表達分析,發現hsa-miR-181a-5p在人體神經系統中表達水平最高。hsa-miR-181a-5p預測靶基因的GO功能生物過程結果也顯示,hsa-miR-181a-5p參與神經系統發育過程。miR-181a-5p的異常表達在神經系統疾病發生中發揮著重要作用。有研究表明miR-181a-5p和miR-181a-3p在動脈粥樣硬化斑塊和血漿中的表達均降低,它們都是抗動脈粥樣硬化的miRNA,可以通過靶向NF-κB信號通路抑制血管炎癥來限制動脈粥樣硬化病變的發展,恢復miR-181a-5p和miR-181a-3p可能是治療動脈粥樣硬化的新治療方法[13]。還有研究表明miR-181a在神經母細胞瘤細胞中的表達增加,在miR-181a潛在調控的基因中,有幾個已知基因是神經發育所必需的,包括Engrailed1(En1),Engrailed2(En2),Lmx1a和Brn2[14]。miR-181a-5p還在癲癇的發生和進展中起關鍵作用,miR-181a-5p的高表達會促進癲癇的發展,miR-181a-5p的抑制可以通過靶基因SIRT1減弱癲癇引起的空間學習和記憶功能障礙[15]。miR-181a-5p在健康人與阿爾茲海默癥患者、新生兒缺氧缺血性腦病模型的血清中的表達也有差異出現[16-17]。通過對hsa-miRNA-181a-5p 的交集靶基因進行KEGG通路富集,本研究發現 hsa-miRNA-181a-5p的交集靶基因多數富集于MAPK信號通路。miR-181a可以通過抑制MAPK/JNK信號通路來調節帕金森病中細胞的凋亡和自噬過程[18],這與我們預測到的結果相符。綜上所述,hsa-miR-181a-5p或可成為神經系統多種疾病防治的新靶點,值得進一步的研究。

在血液免疫系統相關疾病中,本研究預測結果顯示hsa-miRNA-181a-5p在多種血液系統相關疾病中高度表達,例如白血病與淋巴瘤?，F在一些實驗對臨床樣本進行分析,結果也表明了hsa-miRNA-181a-5p在血液系統的重要性,Egyed 等[19-20]通過對臨床樣本微陣列分析得到結論:miRNA-181a可以作為小兒急性淋巴細胞白血病中樞神經系統受累的新型液體活檢標志物,miRNA-181a也可以作為T細胞白血病和淋巴瘤的生物標志物,這與腫瘤細胞化學耐藥性有關,miR181a可能是治療T細胞惡性腫瘤的潛在治療靶點。本研究生信結果顯示hsa-miR-181a-5p在急性髓系白血病的表達豐度最高?，F有研究發現,miR-181a本身的表達及活性水平發生改變都可以對白血病的發生發展進行調節,沉默miR-181a可被視為增強潑尼松龍治療白血病效果的策略[21]。如前所述,本研究通過生信預測得知,miR-181a靶基因多數富集于MAPK 信號通路,現在也有研究證實,miR-181a的下調可以通過調節MAPK級聯過程中靶基因SOS1在白血病生成中起主要作用[22], miR-181a表達的上調可通過靶向MAP2K1表達和ERK/MAPK信號通路抑制白血病細胞增殖,誘導細胞凋亡,降低耐藥性[23],miR-181a本身的活性水平也可直接下調NRAS,KRAS和MAPK1,對急性髓系白血病進行調節[24]。還有研究表明,供體T細胞中的miR-181a表達可以調節同種異體骨髓移植后移植物抗宿主病[25]。miR-181a還可以通過調節 ERK-MAPK 信號傳導維持 DC-SIGN (單核細胞來源的樹突狀細胞)的表達并限制單核細胞來源樹突狀細胞的活化[26]。生信分析結果顯示,hsa-miRNA-181a-5p的交集靶基因也富集于Ras信號通路, RalA是一種Ras下游信號分子和小GTP酶,在白血病生成中起重要作用,但確切的機制仍然難以捉摸,研究表明miR-181a可通過靶向RalA酶,激活Ras相關信號通路來促進慢性粒細胞白血病轉化和進展[27],現在miR-181a-5p靶基因通過靶向Ras信號通路調節生物學過程相關研究還較少,本研究可以為后續的靶向研究進展提供一定的理論支持。

在骨骼系統相關疾病,現有一些臨床樣本研究與本研究預測到的結果相符,在骨關節炎研究中,Chang等[28]對臨床樣本進行分析,結果顯示膝關節骨關節炎相關的關鍵miRNA包括miR-181a。Svitlana等[29]觀察到健康人軟骨組織中miR-181a表達水平在骨關節炎中被破壞,miR-181a在多發性骨髓瘤患者外周血和骨髓中的表達量增加,與多發性骨髓瘤的臨床病理指標密切相關[30],miR-181a還可以通過靶向RASSF1A促進骨肉瘤細胞的增殖和轉移[31]。在機制通路研究方面,miR-181a/b-1 過表達可通過調節 PI3K/AKT 信號傳導和線粒體代謝來增強成骨作用,這些發現對治療骨折或異位骨化等骨骼疾病有重要作用,Dong等[32]發現miR-181a-5p介導的GAS1下調可以通過PI3K-Akt信號傳導促進骨關節炎中滑膜成纖維細胞的增殖,這為后續膝關節骨關節炎的研究提供了新思路。還有研究表明,miR-181a-5p可通過調控Sirt1/PI3K/AKT信號通路調控人骨髓間充質干細胞的凋亡和分化[33]。以上研究提示hsa-miR-181a-5p與骨骼系統疾病密切相關,但其具體機制還需要進一步實驗驗證。

通過靶基因通路富集與相關文獻調研,發現hsa-miR-181a的異常表達與各種癌癥的發病機制有關,可作為癌基因或腫瘤抑制因子[10]。本研究對hsa-miR-181a-5p與疾病相關的生信分析中也可以得到結論:hsa-miR-181a與卵巢癌、鼻咽癌的發生密切相關。hsa-miR-181a的異常表達與多種癌癥相關,例如紋肌肉瘤、宮頸癌、皮膚鱗狀細胞癌。Pozzo 等[34]發現,miR-181a的上調通過減少癌細胞增殖可以改善小鼠融合陰性橫紋肌肉瘤。GRP78的高表達是宮頸癌的腫瘤促進因子,miR-181a還可以通過下調GRP78抑制宮頸癌的發展[35]。miR-181a還可以通過靶向KRAS在皮膚鱗狀細胞癌中起著至關重要的腫瘤抑制作用[36]。在通路相關研究中,胃癌腫瘤組織中miR-181a-5p的高表達與癌癥增殖和轉移呈正相關,在機制研究上,miR-181a-5p可以通過激活RASSF6/MAPK信號通路在體外和體內促進胃癌細胞的增殖、侵襲、轉移和上皮到間充質轉化(EMT)[37]。RASSF1作為一種MAPK信號因子,miR-181a通過下調RASSF1表達誘導肝癌細胞索拉非尼耐藥[38]。Cai等[39]發現PGRMC1/EGFR-PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活是炔諾酮對人乳腺上皮MCF10A細胞促腫瘤發生作用的主要機制,miR-181a可通過此信號通路抑制炔諾酮促進乳腺癌發生。miR-181a不僅可以直接調節下游分子,還可以作為靶分子對癌癥過程進行調控,LncRNA SNHG12通過激活非小細胞肺癌中的miR-181a的MAPK/Slug通路,促進其耐藥性[40]。綜上所述,miR-181a-5p與多種腫瘤的增殖與侵襲密切相關,其對腫瘤細胞的調控作用取決于癌癥類型,還需要進一步的探索與研究,miR-181a-5p有望成為腫瘤診斷、治療預后的生物標志物和靶點。

實驗組差異表達的轉錄組基因KEGG通路富集結果與預測靶基因的KEGG通路富集結果相似,均提示hsa-miR-181a-5p與結直腸癌、乳腺癌等多種癌癥發生發展的重要關聯,同時與胰島素抵抗、非酒精性脂肪肝等代謝途徑相關,以及與PI3K-AKT信號通路、Ras信號通路、細胞周期循環等涉及細胞增殖、凋亡等周期調節途徑顯著相關,還涉及神經營養因子等神經系統方面信號通路,這與現有許多研究結果保持一致,進一步印證了生信預測的準確性。

根據生信分析及轉錄組驗證,miR-181a-5p可能通過靶向PTEN調控PI3K-AKT信號通路。PTEN的磷酸酶活性負責將磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)轉化為磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)。而PIP3是PI3K的產物,它激活AKT,進而影響下游效應蛋白的活性。當PTEN表達正常時,它通過抑制PI3K-AKT信號通路來調節細胞生物學過程。PTEN通常被認為是一種抑制腫瘤發展的蛋白質,因為它抑制PI3K-AKT信號通路,防止異常細胞增殖和生存。PTEN的突變或缺失會導致PI3K-AKT信號通路的異?；罨?促進癌細胞的生長和存活,這被認為是多種癌癥的發生和發展的驅動力之一。miR-181a-5p通過靶向PTEN調控PI3K-AKT信號通路也在現有的實驗結論中得到了驗證,其中涉及增殖調控相關癌癥的發展[41-44]。

miR-181a-5p可能通過靶向PPARA調控胰島素抵抗信號通路。PPARA(過氧化物酶體增殖激活受體-α)是核受體超家族中的一員,主要參與調控脂質代謝和能量平衡[45]。與胰島素抵抗之間存在一些復雜的相互作用,涉及脂質代謝、糖代謝和炎癥等多個生物學過程[46-47]。PPARA在肝臟中的表達被激活時,可以促進脂質的氧化,尤其是脂肪酸的氧化。這有助于降低血漿中的脂質水平,減少脂質堆積,有利于改善胰島素敏感性。通過調控脂質代謝,PPARA可能影響胰島素的敏感性。脂質過多的堆積可能導致胰島素抵抗,而PPARA的激活可能有助于減少這種抵抗?？傮w而言,PPARA通過調節脂質代謝、抑制炎癥以及對葡萄糖代謝的影響,可能在一定程度上影響胰島素的敏感性,從而對胰島素抵抗產生一定的影響。miR-181a-5p調控胰島素抵抗信號通路影響代謝相關疾病研究該領域仍在積極研究中[48-49],以助于更全面地理解這些分子之間的復雜關系。

綜上所述,本研究利用生物信息學技術并結合現有文獻對has-miR-181a-5p進行分析討論,miR-181a-5p可以通過其靶向基因在神經系統、血液免疫系統、骨骼系統疾病以及癌癥的發生發展中發揮重要作用,為后續將miR-181a-5p作為新靶點研究疾病發生和防治機制提供了理論支持。