2018-12-25
長鏈非編碼RNA（lncRNA）和環狀RNA（circRNA）參與腫瘤和纖維化疾病的發生和發展，但lncRNA和circRNA表達的綜合分析尚未在人類肥厚性瘢痕（HS）中進行，如相關的共表達和競爭性內源RNA（ceRNA）網絡。
本研究通過高通量測序比較人HS和正常皮膚組織中lncRNA，circRNA和mRNA的表達水平，對差異基因進行了GO和KEGG富集分析，并構建了差異編碼非編碼基因共表達（CNC）網絡和ceRNA網絡。
這些結果表明lncRNAs和circRNAs可能作為ceRNAs，與人類HS的病理生理學和發育有關，為進一步了解lncRNAs和circRNAs在肥厚性瘢痕形成中的新型調控機制奠定了基礎。
實驗材料：
肥厚性瘢痕組（H）和正常皮膚組（N）的皮膚組織
測序平臺：
Illumina NextSeq 500?
RNA-seq表達差異分析
高通量測序共檢測到3469個差異lncRNA、536個差異mRNA和11個差異 circRNA (foldchange>2.0，P < 0.05)，其中299個 mRNAs差異倍數達10倍以上。
圖1：(A) lncRNA、(B)circRNA和(C) mRNA的差異表達聚類熱圖
RT-qPCR驗證
選取幾個差異表達的lncRNA、circRNA和mRNA通過RT-qPCR檢測RNA-seq結果。結果表明，RT-qPCR結果與RNA-seq結果一致。
圖2：RT-qPCR驗證
GO和 KEGG通路富集分析
GO富集結果表明，差異mRNA在各種生物過程中起重要作用，包括細胞外基質(ECM)組織、膠原代謝、生物粘附、細胞對生長因子刺激的負調節和皮膚發育(圖3A)；差異lncRNA的靶基因主要與膠原代謝過程的調節、轉錄和DNA模板的調節、ECM組織等生物學功能相關 (圖3B)。
KEGG富集結果表明，差異mRNA主要參與蛋白質的消化和吸收，PI3K-Akt信號通路和TGFβ信號通路等(圖4A)；差異lncRNA的靶基因主要參與FoxO信號通路，催乳激素信號通路和TGFβ信號通路等(圖4B)。
圖3：差異基因GO富集分析
圖4：差異基因KEGG通路富集分析
差異circRNA來源基因的GO富集分析表明與ECM組織、對營養物質的反應和骨骼發育等有關(圖5)。此外，KEGG分析顯示，主要參與PI3K-Akt信號通路、ECM受體相互作用、蛋白消化和吸收等。
圖5：差異circRNA來源基因的GO和KEGG富集分析
共表達網絡分析
lncRNA?mRNA和circRNA?mRNA的共表達網絡顯示與細胞增殖、粘附、轉移和分化等眾多生物學過程相關（圖5）。
圖6：lncRNA?mRNA（A）和circRNA?mRNA(B)共表達網絡圖
ceRNA網絡分析
根據ceRNA假說，許多lncRNA、circRNA和mRNA可能作為ceRNA發揮作用。ceRNA網絡分析圖可以看出差異的lncRNA、circRNA和mRNA之間可以共享一個miRNA，存在競爭關系，這些RNA間的相互作用可能為深入了解HS的機制提供新的見解。
圖7：肥厚性瘢痕（HS）中的ceRNA網絡
參考文獻
Li M, Wang J, Liu D, Huang H. High?throughput sequencing reveals differentially expressed lncRNAs and circRNAs, and their associated functional network, in human hypertrophic scars. Mol Med Rep. 2018;18(6):5669-5682.
