辐射诱导小鼠胸腺退化过程中lncRNA-miRNA-mRNA竞争性内源RNA调控网络的转录组分析

《Immunologic Research》：Transcriptomic analysis of lncRNA-miRNA-mRNA competing endogenous RNA regulatory networks in radiation-induced mouse thymic degeneration

　　

摘要

过量或不当的辐射会严重损害生物体。辐射诱导的胸腺损伤是一种由RNA网络失调引发的严重并发症。然而，目前的研究大多集中在单一的非编码RNA或疾病晚期阶段，尚未构建出完整的竞争性内源RNA调控网络。本研究对暴露于6 Gy X射线辐射24小时的C57BL/6小鼠的胸腺组织进行了RNA测序分析，并构建了相应的文库。我们在辐射后对目标信使RNA进行了功能注释，预测了长非编码RNA所靶向的微小RNA以及微小RNA所靶向的mRNA，从而构建出长非编码RNA-微小RNA-mRNA竞争性内源RNA调控轴。此外，还通过定量实时PCR、西方印迹法、流式细胞术和CCK-8细胞存活率检测等多种实验方法，验证了磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B通路的参与情况。研究结果显示，辐射后有6214种mRNA、160种微小RNA和1999种长非编码RNA显著上调，而2676种mRNA、165种微小RNA和941种长非编码RNA则显著下调。在基因本体论分析中，变化最显著的术语包括血管生成和阿米巴样细胞迁移（生物学过程）、肌动蛋白细胞骨架和细胞间连接（细胞组分），以及肌动蛋白结合和磷脂结合（分子功能）。由染色体10上的磷酸酶和张力蛋白同源物缺失基因介导的333种细胞功能也出现了显著变化，而3-磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶1调控的175种细胞功能则发生了较大改变。通过京都基因与基因组百科全书中的通路富集分析，发现了包括癌症相关通路、PI3K-AKT信号通路、人乳头瘤病毒感染通路、黏着斑通路、Rap1信号通路以及心肌细胞钙信号通路在内的多个关键生物通路。综合基因本体论分析和KEGG通路分析的结果，可以得出结论：辐射诱导的胸腺损伤与PI3K-AKT信号通路密切相关。因此，研究选择了该通路进行实验验证，结果证实它确实是辐射诱导的胸腺退化过程中的关键调控通路。在辐射后的小鼠模型中，成功构建出了辐射诱导的胸腺损伤的长非编码RNA-微小RNA-mRNA竞争性内源RNA调控轴。PI3K-AKT通路有助于防止辐射诱导的细胞死亡，而在该损伤初期差异表达的RNA则可能带来严重的后果。