文摘

背景。钙化的主动脉瓣疾病(抽象智力)是最常见的瓣膜疾病。瓣膜间质细胞(VIC)成骨分化和瓣膜血管内皮细胞(VEC)功能障碍是抽象智力发展的关键步骤。环状RNA (circRNAs)是参与调节与间充质细胞和成骨分化与多种疾病进展有关,但在抽象智力circRNAs的功能仍然是未知的。在这里,我们旨在调查circRNA-miRNA-mRNA网络的影响和潜在意义抽象智力。方法。两个信使rna的数据集,一个microrna的数据集,一个circRNA抽象智力从地理下载的数据集被用来识别DE-circRNAs DE-miRNAs, DE-mRNAs。基于在线网站预测功能,常见的mrna (FmRNAs)构建circRNA-miRNA-mRNA网络被确定。去KEGG FmRNAs富集分析。此外,基因被PPI网络中心。根据每个数据集的表达,circRNA-miRNA-hub基因网络是由Cytoscape 3.6.1(版本)。结果。32 DE-circRNAs, 206 DE-miRNAs, 2170 DE-mRNAs被确定。59 FmRNAs通过十字路口。FmRNAs KEGG通路分析的丰富在癌症通路,JAK-STAT信号通路、细胞周期和MAPK信号通路。同时,转录、核仁和蛋白质homodimerization活动明显富集分析。八个基因被确定基于PPI网络中心。三种可能的监管网络抽象智力疾病得到基于circRNAs的生物功能,包括:hsa_circ_0026817 - hsa - mir - 211 - 5 - p cacna1c hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1252 - 5 - p - mecp2,和hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p - RBL1。结论。目前bionformatics分析显示的功能效应circRNA-miRNA-mRNA网络抽象智力发病机制和治疗提供了新的目标。

1。介绍

钙化的主动脉瓣疾病(抽象智力)是一个条件引起的主动脉瓣钙化或主动脉环,导致主动脉瓣狭窄的血流动力学表现或返流(1]。它是一种慢性进行性疾病,患病率随着年龄的增长(2,3),导致越来越多的获得心脏瓣膜病。抽象智力已成为老年人疾病负担的一个重要因素4),高发病率和死亡率的特点(1]。抽象智力主要依靠手术治疗(5),包括外科瓣膜置换及经皮瓣膜假体植入术。然而,并不是所有的病人都有资格获得外科治疗。在药物治疗方面,抗高血压药物治疗动脉粥样硬化和他汀类药物是有效的但不阻止或减缓的过程抽象智力[6]。总之,迫切需要探索抽象智力的关键调控分子发病机理提供药物治疗的新目标。

大约90%的哺乳动物基因组转录成非编码rna (ncRNAs)的功能没有得到充分研究[7]。与深RNA序列(RNA-seq)技术的发展和新型生物信息学方法,各种各样的圆形RNA (circRNAs)类型被发现和确认8]。作为一系列新颖的非编码rna, circRNAs具有共价闭环结构缺乏3′5′帽或多聚腺苷酸尾(9]。丰度高,相对稳定,进化守恒circRNAs区别于传统线性rna。CircRNAs小说已经在开发应用程序作为一个显著的优势临床诊断标志,因为它能够更好的吸附比线性mrna和lncRNAs microrna的生物。然而,circRNAs的功能尚不清楚。有越来越多的证据表明,属于竞争内源性rna(龙头),含有微反应元素(研究硕士)。特定的rna研究硕士可以损害microrna的活动被封存,导致upregulation microrna的目标基因的表达,这被称为龙头、假说(10]。cirRNAs已经发现对心血管疾病的重要生物反应(11- - - - - -13),但研究抽象智力仍然是有限的。王等人发现circRIC3, mir - 204 - 5 - p海绵,积极调节calcification-promoting基因的表达dipeptidyl peptidase-4 (DPP4),导致抽象智力[1]。玉等人报道,circRNA TGFBR2积极调节TWIST1通过海绵吞噬miR-25-3p通过抑制成骨细胞分化和防止瓣膜钙化在人类维克(14]。这些研究结果确认,circRNAs抽象智力的发展至关重要。然而,研究circRNA-associated龙头、网络抽象智力仍然稀缺。因此,研究circRNA-miRNA-mRNA网络补充缺乏ncRNA抽象智力发病机理的探索。承诺要找到标记可以作为诊断疾病的预测和治疗抽象智力提供新的见解。

调查如何circRNA-miRNA-mRNA网络调节抽象智力病理生理过程,我们洞察组织内的信号调节导致参与抽象智力发展和发现相关的治疗靶点。我们筛选CAVD-related circRNA, microrna的信使rna的基因表达数据集综合(GEO)数据库(图1)。通过执行微分表达式分析、DE-circRNAs和DE-miRNAs目标预测。再往下,我们构建circRNA-miRNA-mRNA网络抽象智力。常见的mrna (FmRNAs)分析基因本体论(去)功能富集分析,京都基因和基因组的百科全书(KEGG)路径分析、和蛋白质交互网络建设(PPI)。我们确定了8中心基因PPI circRNA-miRNA-hub基因网络可视化,这监管网络将是一个潜在的治疗目标治疗抽象智力疾病。的模式生物信息学分析如图1。


图1
生物信息学分析的模式。

2。方法

2.1。RNA数组

的抽象智力数据集国家生物技术信息中心(NCBI)的地理数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)进行评估和筛选。GSE155119数据集GPL26192 circRNA表达式被发现的平台。GSE87885数据集的microrna的表达被发现在GPL22555平台。在GPL10558平台和GPL570平台上,我们发现GSE83453和GSE51472 mRNA表达的数据集。钙化主动脉瓣包含20个样本,包括3 circRNA样品,2 microrna的样品,15个信使rna样本。noncalcified主动脉瓣包含19个样品,与3 circRNA数据集,从microrna的数据集3,13 mRNA的数据集。

2.2。筛查微分表达式

微阵列数据集提供抽象智力RNA表达谱数据导入到R软件和标准化“转嫁”包(15- - - - - -18]。“LIMMA”包运行R软件分析了数据的微分表达式。|日志改变| > 2折起来 - - - - - -值< 0.001被认为是表明显著差异表达circRNAs (DE-circRNAs)。 - - - - - -值< 0.05被认为是筛选差异表达microrna (DE-miRNAs)和mrna (DE-mRNAs)。

2.3。预测DE-CircRNAs和DE-miRNAs目标

DE-circRNAs目标microrna被使用在线软件,预测RNA的百科全书Interactomes (ENCORI)。DE-miRNAs靶基因预测的在线网站,miRTarBase, TargetScan和miRDB(表1),分别。识别的mrna miRTarBase、TargetScan miRDB网站被认为是目标候选人。网站的信息如表所示1。

表1
网站circRNA和microrna的目标预测。
2.4。CircRNA-miRNA-mRNA网络

共同DE-miRNAs (ICPDEmiRNAs)获得的交集和DE-miRNAs DE-circRNA目标。同样,常见DE-mRNAs (FmRNAs)获得的相交与DE-mRNAs ICPDEmiRNAs目标。基于DE-circRNAs ICPDEmiRNAs FmRNAs,我们构造circRNA-miRNA-mRNA网络,使用Cytoscape可视化软件(版本3.6.1)。

2.5。去功能分析

数据库的注释、可视化和综合发现(大卫,https://david.ncifcrf.gov/)是一个在线网络的生物信息学资源,它可以提供大的列表的功能的分析工具,基因/蛋白质(19]。大卫FmRNAs被输入到在线软件为目标基因注释功能。结果是由R可视化软件。

2.6。KEGG途径分析

KEGG Orthology-Based注释系统(KOBAS)是一种使用最广泛的web服务器基因/蛋白质功能注释和基因集富集。KOBAS网站被用来映射FmRNAs KEGG通路。KEGG通路可视化使用R软件进行分析。

2.7。PPI网络

字符串(https://string-db.org/)数据库的软件预测蛋白质相互作用。FmRNAs成立使用字符串的PPI网络数据库(版本11.0)。总得分> 0.4被认为是截止表示一对重要的PPI。

2.8。CircRNA-miRNA-Hub基因网络

具有高度的PPI八FmRNAs找到相关的非编码rna调节总DE-circRNAs和DE-miRNAs。这些相关数据导入Cytoscape软件(版本3.6.1)进行分析和可视化图形。

3所示。结果

3.1。数组微分表达式的RNA

“LIMMA”包来自R软件,它允许分析数据集的微分表达式。32 DE-circRNAs 206 DE-miRNAs, 2170 DE-mRNAs钙化的主动脉瓣样本与uncalcified主动脉瓣样本。DE-circRNAs如图2(一个)和2 (b)。DE-miRNAs(图2 (c))和DE-mRNAs(图2 (d)可视化。为了更好的显示的结果,我们选择了前20名显著调节和表达下调的为了显示统计学意义。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图2
差异表达的rna。(一)火山DE-circRNAs的阴谋。绿色代表下调和红色代表老年病。(b) 32 DE-circRNAs热图, - - - - - -值< 0.001。(c)的热图的DE-miRNAs最明显,上调和下调 - - - - - -值< 0.05。(d)这是一个热DE-mRNAs地图,这是最重要的,上调和下调 - - - - - -值< 0.05。深色表明上调,而较轻的颜色表示下调。
3.2。CircRNA-miRNA-mRNA网络建设

有289 DE-circRNAs microrna ENCORI预测的目标。20个常见的microrna (ICPDEmiRNAs)通过交叉DE-miRNAs DE-circRNAs目标(图3(一个))。这20个ICPDEmiRNAs受到目标基因预测miRBase, TargetScan miRDB网站,474年目标mrna。59常见mrna (FmRNAs)的交点与DE-mRNAs ICPDmiRNAs目标(图3 (b))。随后,circRNA-miRNA-mRNA网络构建,其中包含12 DE-circRNAs 12 DE-miRNAs, 59 DE-mRNAs(图3 (c))。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图3
(一)206年的维恩图DE-miRNAs和289 DE-circRNAs瞄准microrna。(b)的维恩图474目标基因和2170 DE-mRNAs ICPDEmiRNAs预测。(c) circRNA-miRNA-mRNA网络建设。菱形、三角形和椭圆形状分别circRNAs, microrna和mrna。
3.3。去功能分析

功能注释是用于分析FmRNAs去。三去类别进行了分析包括生物过程(BP)、分子功能(MF)和细胞组件(CC)(图4)。BP的59 FmRNAs术语注释功能主要包括转录,dna模板,负调控转录的RNA聚合酶II推动者,积极调控转录的RNA聚合酶II启动子,负调控转录,dna模板,积极调节细胞增殖(图4(一)膜),细胞核,内质网,细胞核,异染色质,神经元胞体、质膜(图CC的条款4 (b))。蛋白质homodimerization活动,转录因子的活动,sequence-specific DNA结合,转录因子结合,染色质蛋白质领域特定绑定,绑定开门的MF(图4 (c))。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图4
为59 FmRNAs去分析。(一)富集分析英国石油项目。(b)富集分析CC项。(c)富集分析去曼氏金融项目。
3.4。KEGG通路富集分析

理解这些FmRNAs可以获得进一步的浓缩途径了解抽象智力的重要性。KEGG通路用于浓缩这些FmRNAs(图的分析5)。FmRNAs主要是参与癌症通路,JAK-STAT信号通路、细胞周期和MAPK信号通路在KEGG途径分析。


图5
KEGG FmRNAs的路径分析。量子点越大,越大程度和富裕的基因数量。
3.5。PPI网络

目标基因FmRNAs预测的数据上传到数据库的字符串PPI网络的建设(图6)。MYC ITPR1,表皮生长因子受体、CACNA1C RASGRP1, MECP2, RBL1, WEE1中心基因高度值。中心基因表达图所示7。

(一)
(一)
(b)
(b)
图6
(一)FmRNAs PPI网络。相对应的蛋白质FmRNAs表示通过圆,和线代表蛋白质和蛋白质之间的关系。越线,更重要的是蛋白质。(b)直方图PPI网络的程度值。

图7
八个中心在抽象智力信使rna基因表达数据集。 , , 。
3.6。CircRNA-miRNA-Hub基因网络的建设

8中心根据PPI网络的基因。为了研究监管网络,Cytoscape软件(版本3.6.1)被用来构建和可视化这些中心circRNA-miRNA-hub基因的基因网络(图8)。基于circRNA“microrna的海绵”功能,三组circRNA-miRNA-hub基因调控网络识别包括hsa_circ_0026817 - hsa - mir - 211 - 5 - p cacna1c hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1252 - 5 - p - mecp2,和hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p - rbl1。


图8
circRNA-miRNA-hub基因调控网络。菱形、三角形和椭圆形状分别circRNAs, microrna和mrna。绿色代表表达下调rna,红色代表调节rna。

4所示。讨论

最常见的瓣膜疾病,抽象智力是主动脉瓣狭窄的主要原因。最有效的治疗是手术或介入瓣膜置换20.),并发症和不能保证长期成功(21]。有一个没有批准药理治疗阻止或治疗进展抽象智力[22]。龙头、假说提出了作为调节基因表达的模式近年来在疾病进展(10]。越来越多的实验证据表明,多个非编码rna,包括circRNAs,小非编码rna,伪基因,lncRNAs可能有龙头、活动(23]。circRNAs,更重要的是,这是高度抗核酸酶,维持高细胞质中的丰度和更好的调节microrna。然而,只有circRIC3 circRNA TGFBR2抽象智力研究的疾病(1,14]。circRNA-miRNA-mRNA监管网络建设是至关重要的理解抽象智力的病理生理进程为基础开发新的疗法。

我们已经构建circRNA-miRNA-mRNA基于circRNA的海绵活动的监管网络。最circRNAs coexpression网络仍然未知。DE-circRNAs目标基因网络的生物信息学分析表明,转录是最重要的英国石油公司被分析。Vadana等人发现SMAD和矮子转录因子的表达增加钙沉积在抽象智力24]。目标的KEGG通路基因在细胞周期大大丰富,MAPK和TGF -β途径。之前它已经表明MAP2K1突变激活p-ERK-dependent细胞周期进展和自噬,表现出动脉瓣狭窄(25]。抑制p38-MAPK信号通路可以减少高山活动和钙化沉积改善主动脉瓣钙化(26]。

我们成功建立了3 circRNA-miRNA-hub基因网络和抽象智力有关,其中包括hsa_circ_0026817 - hsa - mir - 211 - 5 - p cacna1c hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p rbl1和hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1252 - 5 - p - mecp2。阀门正常主动脉瓣是由血管内皮细胞(vec)和瓣膜间质细胞(vic)中发挥着重要的作用[保持阀的结构和功能27]。维克和vec功能障碍是关键抽象智力的发展。调节hsa_circ_0026817抽象智力可能目标hsa - mir - 211 - 5 - p调节CACNA1C。它已经表明,mir - 211 - 5 - p过度抑制细胞周期通过减少细胞周期蛋白D1水平(28]。抑制的细胞周期蛋白D1实质上废除纤维化反应与维克扩散(29日,30.]。Downregulation mir - 211 - 5 - p的抽象智力导致主动脉瓣在维克纤维化通过细胞周期蛋白D1的规定。CACNA1C基因编码l型电压门控钙2 +通道(31日]。胞质l型Ca的激活2 +通道导致少量的Ca的条目2 +到细胞质和触发器2 +从肌浆网通过激活阿诺定受体2 (RyR2)。RyR2主要用维克表示,抑制RyR2防止瓣膜钙化(32]。松井等人发现钙化高表达CNCNA1C阀门和验证了CACNA1C参与抽象智力发展影响瓣膜钙化的维克细胞(33]。

理气hsa_circ_0007215抽象智力可能调节hsa - mir - 1343 - 3 - p / RBL1和hsa - mir - 1252 - 5 - p / MECP2。调节mir - 1343 - 3 - p在抽象智力可能直接影响阀通过TGF -血管内皮细胞(vec)增长β信号通路。心脏瓣膜的表面覆盖着vec (34),形成一个障碍之间的血液和组织内部阀(35]。主动脉瓣,TGF -β1主要是局部VEC的磷酸化,发现减少RBL1 G1 / S的边界,从而抑制细胞进入S期的发展(36,37]。hsa - mir - 1343 - 3 - p / RBL1通路参与抽象智力通过调节vec周期。mir - 1252 - 5 - p的超表达可能参与抽象智力通过促进MAPK信号通路(38],它已被证明是参与调节Ca2 +进入细胞,调节成骨分化的维克抽象智力[39,40]。的目标基因MECP2 mir - 1252 - 5 - p,是一个重要的监管机构的维护心脏的正常发展和心肌结构(41]。较短的e2拼接异构体的MECP2可以激活MAPK通路(42),参与决定健康的心脏的结构(43]。我们的研究表明,3 circRNA-miRNA-mRNA网络可以抽象智力因素。

总之,电抗器的致病性影响网络抽象智力可能与维克的规定和矢量。确定3 circRNA-miRNA-hub基因轴可能构成抽象智力的基本病理生理学(图9)。这对抽象智力为药理干预提供了新的理解。在考虑负责抽象智力疾病的多种因素,包括胶原蛋白积累和居民细胞病变改造(44),这些circRNA-miRNA-mRNA轴也可以参与抽象智力的形成。我们解决这个问题通过进一步分析;hsa_circ_0026817 - hsa - mir - 211 - 5 - p cacna1c hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p rbl1和hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1252 - 5 - p - mecp2可能是一种新的有效的抽象智力和潜在的治疗目标。


图9
的示意图表示三个circRNA-miRNA-mRNA监管网络在促进抽象智力的作用。has_circ_0026817 - hsa - mir - 211 - 5 - p - cacna1c编码提高了l型钙通道,促进钙流入到维克,导致钙化。此外,hsa_circ_0026817目标hsa - mir - 211 - 5 - p通过海绵活动,调节细胞周期蛋白D1,并促进维克扩散。hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1252 - 5 - p - mecp2调节钙通道通过MAPK通路和维克参与钙化。hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p - rbl1受TGF -β信号。RBL1是矢量,抑制细胞周期进程阻塞G1-S阶段并调节VEC扩散。在hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p rbl1 TGF -β信号可以调节RBL1阻止细胞周期进展在G1-S阶段和规范vec扩散。

5。结论

建立抽象智力是多重监管因素的贡献的结果。我们建造了circRNA-miRNA-mRNA监管网络通过微阵列数据挖掘和综合生物信息学分析。它表明hsa_circ_0026817 - hsa - mir - 211 - 5 - p cacna1c hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1252 - 5 - p - mecp2,和hsa_circ_0007215 - hsa - mir - 1343 - 3 - p - rbl1轴可能起到至关重要的作用在抽象智力和提供新的见解抽象智力的发病机理和治疗目标。

数据可用性

在这项研究中使用的数据是公开的,通过开放许可允许无限制的重用。所有数据集在本研究从GEO数据库下载。这些数据集被从以下公共领域资源:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/。地理公共数据库允许研究人员下载和分析公共数据集用于科学目的。

信息披露

Linghong歌,王Yubing和冯Yufei co-first作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

LS, YW, YF负责提交的数据的可靠性和起草。惠普,SJ、连续波和JD表现数据的统计分析和解释。XS、YQ和工作组负责全文的评价和指导。LP提供最终批准提交的版本。所有作者阅读和批准最终的手稿。Linghong歌,Yubing王,Yufei冯同样起到了推波助澜的作用。

确认

作者想表达他们的感谢所有的参与者在这个研究。作者承认GEO数据库提供平台和贡献者上传他们的有意义的数据集。这项工作得到了国家自然科学基金(82060054)、科技合作项目队(2020 bc003),石河子大学的科学研究项目(ZZZC202022A),学科建设湛江中心人民医院基金(2022年,2022年a16),高级别医院疾病预防控制的重点工程建设(2022 a01103),湛江科技专项资金项目基础研究(2022 a01028),和新疆自治区研究生科研创新项目(XJ2022G110)。