circRNAs作为近年来发现的一类新的具有调控功能的非编码RNA,是目前的研究热点之一。我们再来复**一下circRNAs的主要作用机制:
(1)顺式调控亲本基因的表达;
(2)作为miRNA的海绵吸附体调控基因的表达(ceRNA);
(3)通过和蛋白形成复合体来发挥生物学功能。
小编已经给大家简单解读了一篇circRNA功能验证的paper,即从RNA-seq入手,随后延伸到miRNA进行ceRNA机制研究(上篇请点击:[功能验证]circRNA的ceRNA调控(上) 从miRNA到circRNA)。那么,如果前期研究以miRNA为主,也想进行ceRNA的研究该怎么办呢,别急,小编今天就为大家解读一篇逆向研究的paper,即从miRNA到cricRNA进行ceRNA调控机制研究。
下面,我们将通过案例为大家详细讲解~~~
研究案例:
一、研究思路
二、研究内容
高血压、心肌梗死、冠心病等可诱发病理性心肌肥厚。病理性心肌肥厚表现为心脏增大伴心肌细胞丢失和纤维化增加,最终导致扩张性心肌病、心力衰竭和猝死。心肌肥厚和心衰的发生机制和治疗策略研究一直是心血管领域的重要研究课题。近期研究表明,ncRNA(如miRNA,lncRNA,circRNAs)在癌症、神经退行性疾病和心血管等疾病中发挥着重要的作用。
1、miR-223参与心肌肥厚、心力衰竭的调控
ISO诱导的小鼠心肌肥厚模型的miRNA microarry及RT-QPCR结果表明:miR-223显著上调表达。为进一步说明miR-223在疾病中所发挥的作用,构建了miR-223转基因小鼠,其在8-12周时会表现出心肌肥厚症状。
为说明miR-223对心肌细胞的影响,进行miR-223-overexpression及miR-223-knockdown分析,过表达分析。loss- andgain-of-function实验表明:miR-223在心肌肥厚及心力衰竭中发挥着重要的调控作用。
3、ARC是miR-223的一个靶基因
为阐明miR-223的调控机制,对已报道的miR-223靶基因ARC (apoptosis repressorwith CARD domain)进行检测。靶基因预测、miR-223-knockdown、luciferase assay、ARC转基因小鼠建模等实验结果表明:ARC是miR-223的一个下游靶基因。
4、cricRNA HRCR与miR-223互作分析
为探究circRNA是否可作为miR-223 sponge来调控心肌肥厚和心力衰竭进行circRNAs分析。经ISO or TAC处理后,mm9-circ-012559(即HRCR)的表达显著下调。Northern blotting来验证HRCR的环化。此外,生物信息学预测、pull-down assay、AGO2免疫沉淀、qRT-PCR、FISH等结果表明:HRCR可与miR-223直接互作。
为研究HRCR对ARC及心肌肥厚的影响,构建了HRCR(过表达)、HRCR-ir载体(阴性对照)。HRCR的过表达可诱导ARC的上调表达,HRCR siRNA可降低ARC的表达;HRCR可减弱miR-223对ARC的抑制作用。此外,在ARC siRNA情况下,HRCR对心肌细胞肥大的抑制作用随之减弱。
在ISO诱导的小鼠心肌肥厚模型中进行HRCR注射治疗,HRCR的过表达可减轻心肌肥大症状,且可改善心脏功能。
结论:
miR-223通过调控靶基因ARC来参与心肌肥厚、心力衰竭的调控,而circRNA HRCR可减弱miR-223对ARC的抑制作用。
关于circRNA的ceRNA调控机制研究先讲到这里,敬请期待后续的热点研究介绍及精彩分享~~~
参考文献
1. Jeck, W.R. and N.E.Sharpless, Detecting and characterizingcircular RNAs. Nature Biotechnology, 2014. 32(5): p. 453-61.
2. Wang,K., et al., A circular RNA protects theheart from pathological hypertrophy and heart failure by targeting miR-223.European Heart Journal, 2016.
3. Hansen,T.B., et al., Natural RNA circlesfunction as efficient microRNA sponges. Nature, 2013. 495(7441): p. 384-388.
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