《Computational Biology and Chemistry》：Systems-Level Bioinformatics Analysis of hsa-miR-132-3p Targets Identifies a Conserved Neuroimmune Regulatory Module Relevant to Alzheimer’s Disease
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•开发了一种用于研究阿尔茨海默病中hsa-miR-132-3p的整合生物信息学框架。•多数据库整合鉴定出5,429个非冗余的hsa-miR-132-3p靶基因。•14个保守的AD相关靶基因形成了一个高置信度的调控模块。•PPI分析鉴定出MAPK1、MAPK3、EP300、MA
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开发了一种用于研究阿尔茨海默病中hsa-miR-132-3p的整合生物信息学框架。
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多数据库整合鉴定出5,429个非冗余的hsa-miR-132-3p靶基因。
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14个保守的AD相关靶基因形成了一个高置信度的调控模块。
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PPI分析鉴定出MAPK1、MAPK3、EP300、MAPT和EGR1为中心枢纽基因。
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该模块将神经元应激、tau蛋白病理学和先天免疫信号传导联系起来，与阿尔茨海默病相关。
引言
阿尔茨海默病（AD）是一种进行性神经退行性疾病，其特征为认知能力下降、记忆力损伤和行为障碍。作为痴呆症的主要原因，目前估计约有690万名65岁及以上的美国人患有AD，预计到2060年将达到1,380万人。全球有超过5,500万人患有痴呆症，其中60%至80%的病例由AD引起（世界卫生组织，2023年，阿尔茨海默病协会，2026年）。尽管AD经典上被定义为细胞外淀粉样蛋白-β（Aβ）斑块和细胞内由过度磷酸化的tau蛋白构成的神经纤维缠结，但证据表明慢性神经炎症和先天免疫失调与AD的发病和进展有关（Heneka等，2015年，Heppner等，2015年，Knopman等，2021年，Scheltens等，2021年）。小胶质细胞和星形胶质细胞是中枢神经系统（CNS）内的主要免疫效应细胞，它们协调对损伤、感染和蛋白质聚集的反应。然而，持续的小胶质细胞激活与AD中促炎细胞因子释放增加、Aβ清除受损和神经毒性信号传导增强有关（Hansen等，2018年，Keren-Shaul等，2017年）。这种持续的炎症环境也与神经元功能障碍和突触丧失相关，突出了神经免疫相互作用与AD病理生理学的相关性（Ransohoff，2016年）。
微RNA（miRNA）的转录后调节代表了这些神经免疫过程的一个关键控制层面（Qiu等，2022年），其机制是通过抑制信使RNA以及调节控制突触可塑性、细胞应激和免疫信号通路的途径来实现的，包括NF-κB和Toll样受体的激活（Mehta和Baltimore，2016年，O'Connell等，2012年）。在这些调节因子中，hsa-miR-132-3p是一种神经元富集的、活性依赖的miRNA，在突触可塑性和记忆形成中有着明确的作用（Hernandez-Rapp等，2015年，Magill等，2010年，Remenyi等，2013年，Scott等，2012年，Wanet等，2012年），越来越多的证据表明它也参与了神经炎症过程的调节。
hsa-miR-132-3p已被发现通过实验支持的相互作用参与了先天免疫调节，这些相互作用在细胞和免疫相关模型中被鉴定出来。EP300（p300）是NF-κB依赖性基因表达的转录共激活因子，已被鉴定为抗病毒先天免疫背景下miR-132的直接靶标（Lagos等，2010年）。此外，miR-132被报道通过调节乙酰胆碱酯酶增强了胆碱能抗炎信号传导（Shaked等，2009年）。这些观察结果提供了miR-132可以调节炎症信号传导的实验证据；然而，它们不应被解释为miR-132-3p在AD相关人类CNS组织中具有抗炎作用的直接证明。鉴于报道的AD脑组织中miR-132-3p水平降低，这些机制为研究其在AD神经免疫失调中的潜在贡献提供了生物学依据。
除了其免疫调节作用外，hsa-miR-132-3p还被报道调节了多个与阿尔茨海默病发病机制相关的基因。hsa-miR-132-3p的缺失与FOXO3的脱抑制和神经元凋亡增加有关（Smith等，2015年，Wong等，2013年），而PTEN调节PI3K/Akt依赖性神经元存活途径（Hernandez-Rapp等，2016年）。hsa-miR-132-3p缺陷被报道增加了ITPKB的表达，在转基因AD模型中的研究也报道了在miR-132/212缺失后Aβ产生和老年斑沉积增加（Hernandez-Rapp等，2016年，Salta等，2016年）。尽管BACE1不是hsa-miR-132-3p的直接靶标，但其活性可能通过miR-132-3p调节的中间产物间接受影响，这与miR-132-3p缺失和淀粉样蛋白加工之间的可能联系一致（Lau等，2013年，Salta等，2016年）。这些观察结果将miR-132-3p置于涉及免疫失调、淀粉样蛋白生成、凋亡和细胞应激反应的调控网络中。hsa-miR-132-3p还在涉及竞争性内源RNA、转录因子和表观遗传机制的复杂调控网络中发挥作用[25–28]，支持将其视为神经元和免疫信号传导的系统水平候选整合因子。
尽管有广泛的证据将miR-132-3p与AD相关的神经元功能障碍和炎症信号改变联系起来，但其更广泛的调控景观尚未在实验支持的相互作用、保守的计算预测、疾病相关基因、功能途径和转录组数据中得到全面整合。先前的研究主要集中于单个靶标或特定途径，而系统水平的整合可能有助于优先排序神经元过程和免疫过程交叉点的调控候选物。因此，本研究应用了一种整合生物信息学框架，结合多数据库靶标筛选、进化保守性、功能富集、蛋白质-蛋白质相互作用分析和AD相关的转录组数据，来表征与hsa-miR-132-3p相关的调控结构。所产生的框架旨在优先排序候选机制并为后续实验研究产生假设，而不是建立治疗效力或直接因果关系。
各章节摘要
hsa-miR-132-3p成熟序列分析和组织特异性评估
为确定hsa-miR-132-3p（MIMAT0000426）的分子特征，成熟的序列从miRBase v22.1获取（Kozomara等，2019年）。miR-132/212位点（染色体17p13.3）从两个前体发夹结构中产生四条成熟链，其中hsa-miR-132-3p（5'-UAA CAG UCU ACA GCC AUG GUC G-3'）和hsa-miR-132-5p（5'-AAC AGU CUA CAG CCA UGG UCG UU-3'）作为主要引导链。序列比对显示hsa-miR-132-3p共享一个相同的种子区域（核苷酸2-8：5'-AAC
讨论
这项整合生物信息学研究通过整合多数据库靶标筛选、功能富集分析、蛋白质-蛋白质相互作用图谱和死后海马组织的转录组交叉参照，从系统水平上表征了hsa-miR-132-3p在AD中的调控景观。本分析并非重新建立miR-132-3p在AD中下调的已有充分记载的情况，而是评估实验支持的和保守的靶标注释
未引用参考文献
（Hanahan和Weinberg，2011年，Hansen等，2011年，Khatri等，2012年，Lukiw，2013年，Miller等，2012年）
资金支持
本研究未获得公共、商业或非营利领域资助机构的任何特定资助。
CRediT作者贡献声明
Hajer Bougatef：软件，数据筛选。Najoua Rahali：概念设计。Salima Ferchichi：监督，项目管理。Narjes Baazaoui：可视化，软件。Almawi Wassim Y：写作-审阅与编辑，验证，监督。Ismael Soltani：写作-初稿，软件，方法学，形式分析，数据筛选，概念设计。Wael Bahia：可视化，验证，方法学。Wahid Khemissi：软件，资源。Chaker Slaymi：方法学，数据筛选。
致谢
作者感谢King Khalid University科学研究所通过大型研究组项目为Narjes Baazaoui资助了本研究（项目编号：RGP. 2/125/47）。
Ismael Soltani|Wael Bahia|Chaker Slaymi|Wahid Khemissi|Najoua Rahali|Hajer Bougatef|Narjes Baazaoui|Salima Ferchichi|Wassim Y. Almawi
