转录组和iRIP-seq揭示成人退行性脊柱侧弯中RBP介导的可变剪接及LGALS3-RMRP相互作用

《Scientific Reports》：Transcriptome and iRIP-seq reveal RBP-mediated alternative splicing and LGALS3-RMRP interaction in adult degenerative scoliosis

　　成人退行性脊柱侧弯（ADS）显著影响患者的生活质量。选择性剪接（AS）是一种转录后调控机制，能够产生功能多样的蛋白质。AS过程受RNA结合蛋白（RBPs）调控。然而，目前对AS在ADS中作用的理解仍然有限。本研究构建了ADS中AS的基因调控网络，并探讨了AS相关基因和RBPs在该疾病中的潜在作用。我们评估了NCBI GEO公共数据库（GSE209825），该数据集包含3例ADS患者和3例非退行性腰椎创伤（NDLT）患者。我们鉴定了ADS组与NDLT组之间差异表达的RNA结合蛋白（RBPs），并通过独立临床样本队列的定量实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对其中一部分RBPs进行了验证。为评估RBP对AS的调控，我们采用剪接位点使用变化分析（SUVA）软件分析转录组数据，鉴定ADS中的AS事件。随后，我们建立了RBP与AS事件的共表达网络，预测了RBP在ADS中调控AS的潜在功能。此外，采用改良RNA免疫沉淀测序（iRIP-seq）研究LGALS3在ADS中的潜在结合相互作用。我们分析了GSE209825中的RNA-seq数据，通过DESeq2和edgeR分别鉴定了627个和178个差异表达基因（DEGs），这些基因主要富集在对革兰氏阴性细菌的防御反应和适应性免疫反应通路中。随后，我们从现有文献中收集了2141个RBP，并与DEGs进行交集分析，发现差异表达RBP（DE-RBPs）主要富集在RNA磷酸二酯键水解和粘着连接通路中。其中，RBM38、MKRN1、EPB41、TNS1和PRDX1经qRT-PCR验证。此外，我们利用SUVA和rMATS鉴定了ADS与NDLT之间受调控的AS事件（RAS事件），剪接模式主要包括可变5′端位点、外显子跳跃和可变3′端位点，主要富集在DNA修复和RNA聚合酶II介导的转录调控通路中。通过共表达网络分析，鉴定了差异表达RNA结合蛋白（DE-RBPs）与选择性剪接事件（RASs）之间的显著关联。研究发现RNA结合蛋白LGALS3与ADS之间存在显著关联。iRIP-seq结果表明，LGALS3与大量mRNA相互作用，其基因组定位趋向于内含子和反义区域。此外，基序分析显示LGALS3与CG富集基序结合。整合iRIP-seq和RNA-seq分析鉴定了7个被LGALS3选择性结合的差异表达基因，其中RMRP与ADS呈正相关。AS事件与ADS密切相关，RBP在其中发挥关键的调控作用。进一步探索这些靶基因的作用机制可为ADS的治疗提供新方向。