基于高通量芯片对急性髓系白血病竞争内源性RNA网络的构建和分析

doi:10.13481/j.1671-587X.20210317

吉林大学学报(医学版) ›› 2021, Vol. 47 ›› Issue (3): 669-676.doi: 10.13481/j.1671-587X.20210317

基于高通量芯片对急性髓系白血病竞争内源性RNA网络的构建和分析

潘玉卿¹,孙运艳²,李轶勋¹,王丽英¹,斯南卓玛¹,陈睿¹,张曦³(),杜艳¹()

^1.昆明医科大学第一附属医院检验科云南省实验诊断研究所云南省检验医学重点实验室，云南昆明 650032
^2.云南省肿瘤医院昆明医科大学第三附属医院血液科，云南昆明 650118
^3.云南省肿瘤医院昆明医科大学第三附属医院检验科，云南昆明 650118

收稿日期:2020-09-10 出版日期:2021-05-28 发布日期:2021-05-28
通讯作者: 张曦,杜艳 E-mail:zhangxi@kmmu.edu.cn;duyan_m@139.com
作者简介:潘玉卿（1990－），女，云南省昆明市人，检验师，主要从事肿瘤的分子机制等方面的研究。
基金资助:
云南省科技厅应用基础研究计划重点项目(2018FA043);云南省科技厅-昆明医科大学联合专项(202001AY070001-239)

Construction and analysis of competitive endogenous RNA networks in acute myeloid leukemia based on high-throughput microarray

Yuqing PAN¹,Yunyan SUN²,Yixun LI¹,Liying WANG¹,Zhuoma SINAN¹,Rui CHEN¹,Xi ZHANG³(),Yan DU¹()

^1.Department of Clinical Laboratory，First Affiliated Hospital，Kunming Medical University，Yunnan Institute of Experimental Diagnosis，Yunnan Key Laboratory of Laboratory Medicine，Kunming 650032，China
^2.Department of Hematology，Cancer Hospital，Yunnan Province，Third Affiliated Hospital，Kunming Medical University，Kunming 650118，China
^3.Department of Clinical Laboratory，Cancer Hospital，Yunnan Province，Third Affiliated Hospital，Kunming Medical University，Kunming 650118，China

Received:2020-09-10 Online:2021-05-28 Published:2021-05-28
Contact: Xi ZHANG,Yan DU E-mail:zhangxi@kmmu.edu.cn;duyan_m@139.com

摘要/Abstract

摘要： 目的

构建急性髓系白血病（AML）相关的竞争内源性RNA（ceRNA）网络，探讨AML发生发展的分子机制。

方法

采用NCBI的基因表达数据库（GEO）下载AML的表达矩阵（GSE96535），通过R语言的edgeR函数对差异表达的mRNA和长链非编码RNA（lncRNA）进行筛选。采用miRcode 、miRDB、miRTarBase和TargetScan数据库预测差异表达的lncRNA与miRNA以及差异表达的mRNA与miRNA之间的调控关系。采用Cytoscape软件构建lncRNA-miRNA-mRNA的 ceRNA调控网络，采用基因本体论（GO）、京都基因和基因组百科全书（KEGG）对差异基因进行富集分析，采用CytoHubba插件筛选核心基因，即Hub基因。采用GEPIA数据库比较AML患者和正常对照者中前10个Hub基因的表达，绘制Hub基因的生存曲线。

结果

与正常对照者比较，AML患者中有1 105个mRNA和387个lncRNA存在差异表达。构建的lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA调控网络由45个lncRNAs、31个miRNA和89个mRNA组成。GO分析，差异基因所调节的功能主要有膜微结构域调节、谷氨酸受体结合和上皮细胞增殖调节等。KEGG分析，19条通路被富集，其中包括转录调控、蛋白聚糖调控和Ras信号通路等。通过CytoHubba共筛选出GATA 结合蛋白 3（GATA3）、WT1转录因子（WT1）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARG）等前10个连接度最高的Hub基因。采用GEPIA数据库验证GATA3、WT1、PPARG、MYB原癌基因（MYB）、性别决定相关的高迁移率基因群4（SOX4）和E2F7存在差异表达。E2F7低表达组患者生存率高于E2F7高表达组（P=0.028）。

结论

筛选出的lncRNA、miRNA和mRNA所构成的ceRNA网络可能促进了AML的发生发展。

关键词: 生物信息学, 急性髓系白血病, 竞争内源性RNA, 基因芯片

Abstract:

Objective： To construct a network of competitive endogenous RNA （ceRNA） associated with acute myeloid leukemia （AML），and to explore the molecular mechanism of occurrence and development of AML.

Methods

The expression matrix of AML （GSE96535） was downloaded from NCBI Gene Expression Database （GEO）.The differentially expressed mRNA and long non-coding RNAs（lncRNAs） were screened using the edgeR package of R language. miRcode， miRDB， miRTarBase ，and TargetScan databases were used to predict the regulatory relationships between the differentially expressed lncRNA and miRNA， and the differentially expressed mRNA and miRNA. Cytoscape software was utilized for the construction of the ceRNA regulatory network of lncRNA-miRNA-mRNA.Gene Ontology（GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG） were performed to conduct the enrichment analysis of the differentially expressed genes. The core gene， Hub gene， was screened by using CytoHubba plug-in. The GEPIA database was used to compare the expressions of the top 10 Hub genes in the AML patients and normal controls， and then the survival curve of Hub gene was plotted.

Results

Compared with normal controls，a total of 1 105 mRNAs and 387 lncRNAs were differentially expressed in the AML patients. The constructed lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA regulatory network consisted of 45 lncRNAs， 31 miRNAs and 89 mRNAs.The GO analysis results showed that the differentially expressed genes were mainly concentrated in the membrane microdomain and glutamate receptor binding， and regulated epithelial cell proliferation.The KEGG analysis results revealed that 19 pathways were enriched， including transcriptional regulation， proteoglycan regulation， and Ras signaling pathway. GATA binding protein 3（GATA3），WT1 transcription factor （WT1）， peroxisome proliferator activated receptor gamma （PPARG） and other top 10 Hub genes with the highest connectivity were screened by CytoHubba. The GEPIA database was performed to verify that GATA3， WT1， MYB proto-oncogene （MYB）， SRY-box transcription factor 4（SOX4） and E2F7 had the differential expression levels. Moreover， the survival rate of the patients in E2F7 low-expression group was higher than that in E2F7 high-expression group（P=0.028）.

Conclusion

The screened ceRNA network composed of lncRNA， miRNA and mRNA may promote the occurrence and development of AML.

Key words: bioinformatics, acute myeloid leukemia, competitive endogenous RNA, gene chip

中图分类号:

R733.7

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图/表 6

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