轉(zhuǎn)錄組Plus | 2020年7月研究進(jìn)展（二）：阿爾茨海默癥、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、COVID-19、牛酮癥、玉米耐低溫等

發(fā)稿時(shí)間：2020-08-04來源：天昊生物

題目：miR155 regulation of behavior, neuropathology, and cortical transcriptomics in Alzheimer's diseasemiR155對(duì)阿爾茨海默癥的行為、神經(jīng)病理學(xué)和皮質(zhì)轉(zhuǎn)錄組學(xué)的調(diào)控研究

發(fā)表期刊：Acta Neuropathol.  發(fā)表時(shí)間：2020-7-14  影響因子：14.251

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MicroRNAs是大腦功能的重要調(diào)節(jié)因子，也與多種神經(jīng)疾病發(fā)病機(jī)制有關(guān)。許多研究發(fā)現(xiàn)在多種神經(jīng)退行性疾病中miR155的失調(diào)，包括阿爾茨海默癥（AD）、帕金森癥、肌萎縮性側(cè)索硬化和創(chuàng)傷性腦損傷。在以前的工作中，研究者觀察到miR155基因靶標(biāo)在多個(gè)腦組織和疾病環(huán)境中差異表達(dá)的基因中富集。在此，研究者完成了4個(gè)月、8個(gè)月和10個(gè)月大的WT和APP/PSEN1小鼠在缺失或存在miR155的情況下的轉(zhuǎn)錄組、電生理、神經(jīng)病理和學(xué)習(xí)行為特征的檢測(cè)。研究者還整合了來自四個(gè)獨(dú)立的AD隊(duì)列研究的大腦RNA-seq數(shù)據(jù)，總共包括從六個(gè)大腦區(qū)域收集的928個(gè)樣本。研究者報(bào)告表明，與小鼠皮質(zhì)miR155缺失相關(guān)的基因表達(dá)擾動(dòng)和與AD相關(guān)變化一致。最近，獨(dú)立的人類遲發(fā)性AD (LOAD)被描述為多種遺傳基礎(chǔ)和病理生理機(jī)制的臨床病理表現(xiàn)。研究者的表明miR155可能與LOAD的至少四個(gè)組成部分有關(guān)：(1)先天免疫反應(yīng)途徑；(2)病毒響應(yīng)基因網(wǎng)絡(luò)；(3)突觸病理方面；和(4)涉及淀粉樣β肽(Aβ)的前淀粉樣生成途徑。

題目：HDAC6/HNF4α loop mediated by miR-1 promotes bile acids-induced gastric intestinal metaplasiamiR-1介導(dǎo)的HDAC6/HNF4α環(huán)可以促進(jìn)膽汁酸誘導(dǎo)的胃黏膜腸化

發(fā)表期刊：Gastric Cancer  發(fā)表時(shí)間：2020-7-23  影響因子：7.088

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背景：胃黏膜腸化(IM)被認(rèn)為是一種癌前病變，膽汁酸(BA)在IM的誘導(dǎo)中起著重要作用。在BA誘導(dǎo)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞模型中觀察到HNF4α的異位表達(dá)。然而該蛋白在腸上皮細(xì)胞中上調(diào)的機(jī)制仍有待闡明。方法：用轉(zhuǎn)基因小鼠模型鑒定HNF4α對(duì)體內(nèi)胃粘膜細(xì)胞的作用，用RNA-seq篩選脫氧膽酸的下游靶標(biāo)。通過免疫組織化學(xué)和原位雜交檢測(cè)正常人、胃炎和IM組織切片或微陣列中關(guān)鍵分子和miR-1的表達(dá)。通過ChIP和熒光素酶報(bào)告分析來研究HDAC6的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。結(jié)果：轉(zhuǎn)基因小鼠模型驗(yàn)證了HNF4α刺激胃粘膜HDAC6表達(dá)和粘蛋白分泌。在IM細(xì)胞模型和患者標(biāo)本中也檢測(cè)到HDAC6和HNF4α表達(dá)增加。HNF4α能結(jié)合并激活HDAC6啟動(dòng)子。反過來，HDAC6提高了GES-1細(xì)胞中HNF4α蛋白的水平。此外，miR-1通過靶向HDAC6和HNF4α抑制下游腸道標(biāo)志物的表達(dá)。結(jié)論：研究者的發(fā)現(xiàn)表明miR-1調(diào)控的HDAC6/HNF4α環(huán)在IM中起重要作用。阻斷這一環(huán)的激活可能是一種潛在的方法來預(yù)防BA誘導(dǎo)的IM甚至胃癌。

題目：LncRNA-mRNA expression profiles and functional networks in osteoclast differentiation

破骨細(xì)胞分化的基因表達(dá)譜和功能網(wǎng)絡(luò)分析

發(fā)表期刊：J Cell Mol Med.  發(fā)表時(shí)間：2020-7-26  影響因子：4.486

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人破骨細(xì)胞由CD14+單核細(xì)胞分化而來，負(fù)責(zé)骨吸收。長(zhǎng)非編碼核糖核酸(lncRNAs)已被證明與多種生物過程，尤其是細(xì)胞分化過程有重要關(guān)系。然而，lncRNAs在破骨細(xì)胞分化中的作用卻未被重視。在本研究中，RNA-seq（rRNA去除法建庫）用來鑒定破骨細(xì)胞分化中的lncRNAs和mRNAs表達(dá)譜。結(jié)果表明，破骨細(xì)胞分化后，1117和296個(gè)基因的表達(dá)發(fā)生了顯著變化。qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)結(jié)果幾乎與RNA-seq數(shù)據(jù)一致。GO和KEGG分析用于預(yù)測(cè)這些差異表達(dá)的基因和非差異表達(dá)的基因的功能。通路網(wǎng)絡(luò)分析表明MAPK途徑、PI3K-AKT途徑和NF-kappa B途徑在破骨細(xì)胞分化中起重要作用。共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)和競(jìng)爭(zhēng)性的內(nèi)源性RNA網(wǎng)絡(luò)(ceRNA)表明，ENSG00000257764.2-miR-106a-5p-TIMP2在破骨細(xì)胞分化中可能起核心作用。研究者的研究為進(jìn)一步理解lncRNAs在破骨細(xì)胞分化中的作用和潛在機(jī)制提供了基礎(chǔ)，其中許多可能是骨代謝疾病的潛在靶點(diǎn)。

題目：Gene regulation network analysis reveals core genes associated with survival in glioblastoma multiforme

基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析揭示多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤生存相關(guān)的核心基因

發(fā)表期刊：J Cell Mol Med.  發(fā)表時(shí)間：2020-7-21  影響因子：4.486

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多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)是一種非常嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌癥。本研究選擇來自GEO數(shù)據(jù)庫的389個(gè)GBM腫瘤和67個(gè)正常組織的芯片數(shù)據(jù)和來自TCGA-GBM數(shù)據(jù)集(169個(gè)GBM和5個(gè)正常樣品)的RNA-seq數(shù)據(jù)，來尋找差異表達(dá)基因(DEGs)。利用RRA(Robust rank aggregation)方法整合7個(gè)數(shù)據(jù)集，并計(jì)算133個(gè)基因突變(82個(gè)上調(diào)基因和51個(gè)下調(diào)基因)。隨后，通過PPI(蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用)網(wǎng)絡(luò)和MCODE/ cytoHubba方法，研究者最終從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中篩選出10個(gè)hub基因，包括FOXM1、CDK4、TOP2A、RRM2、MYBL2、MCM2、CDC20、CCNB2、MYC和EZ2。研究者還選擇了CCNB2、CDC20和MYBL2作為核心生物標(biāo)志物，并在CGGA、HPA和CCLE數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證，表明這三個(gè)核心hub基因可能參與了GBM的起源。這些潛在的GBM生物標(biāo)志物可能有助于闡明腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制在GBM癌癥的診斷、預(yù)后和靶向治療中的重要作用。

題目：Tiotropium is Predicted to be a Promising Drug for COVID-19 Through Transcriptome-Based Comprehensive Molecular Pathway Analysis

基于轉(zhuǎn)錄組的綜合分子途徑分析預(yù)測(cè)噻托溴銨是一種有希望的抗COVID-19藥物

發(fā)表期刊：Viruses  發(fā)表時(shí)間：2020-7-20  影響因子：3.816

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由SARS-CoV-2引起的冠狀病毒病(COVID-19)的爆發(fā)在許多方面影響了世界上幾乎所有人。研究者前期報(bào)道了基于深度學(xué)習(xí)的藥物-靶點(diǎn)親和力模型預(yù)測(cè)了抗病毒藥物(阿塔扎那韋、雷替西韋和洛匹那韋/利托那韋)和非抗病毒藥物(噻托溴銨和雷帕霉素)可能抑制SARS-CoV-2的復(fù)制復(fù)合物。在本研究中，研究者進(jìn)一步分析了GEO數(shù)據(jù)庫中SARS-CoV-2病毒侵染正常人支氣管上皮(NHBE)細(xì)胞過程的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，SARS-CoV-2感染顯著上調(diào)TNF, IL1B, IL6, IL8, NFKB1, NFKB2和RELB基因，激活TNF和NFκB-signaling信號(hào)通路。除了這些途徑，肺纖維化、角質(zhì)化/角化、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和干擾素-γ相關(guān)負(fù)調(diào)節(jié)途徑也顯著上調(diào)。研究者觀察SARS-CoV-2的這些病理特征與慢性阻塞性肺病(COPD)患者中觀察到的相似。有趣的是，噻托溴銨，正如MT-DTI所預(yù)測(cè)的，目前被用作COPD患者的治療干預(yù)。已經(jīng)證明用噻托溴銨治療可以通過減輕氣道炎癥來改善肺功能。因此，文獻(xiàn)檢索總結(jié)了噻托溴銨在體外或體內(nèi)降低IL1B、IL6、IL8、RELA、NFKB1和腫瘤壞死因子的表達(dá)，并且已知它們中的許多在COPD患者中被解除調(diào)節(jié)。這些結(jié)果表明，COVID-19類似于由傳染性SARS-CoV-2感染引起的COPD的急性模式，因此噻托溴銨可能對(duì)COVID-19患者有效。   

題目：Integrating RNA-Seq with GWAS reveals novel insights into the molecular mechanism underpinning ketosis in cattle

整合RNA-Seq和GWAS揭示了牛酮癥分子機(jī)制新見解

發(fā)表期刊：BMC Genomics  發(fā)表時(shí)間：2020-7-17  影響因子：3.594

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背景：牛酮癥是奶牛常見的代謝性疾病，給世界范圍內(nèi)的乳品工業(yè)造成長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)損失。雖然許多國(guó)家已經(jīng)采用了抗酮癥的遺傳選擇，但酮癥背后的遺傳和生物學(xué)基礎(chǔ)卻知之甚少。結(jié)果：研究者在產(chǎn)犢前(2周)和產(chǎn)犢后(5天)分別采集了12頭荷斯坦奶牛的24份血樣，包括4頭健康奶牛和8頭酮癥奶牛。然后，研究者分別從這些樣本的白細(xì)胞和血漿中獲得了RNA-seq數(shù)據(jù)和七種血液生化指標(biāo)。通過使用加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)，研究者檢測(cè)到16個(gè)基因模塊中有4個(gè)在轉(zhuǎn)錄水平(FDR < 0.05)與產(chǎn)后酮癥和幾個(gè)生物指標(biāo)(如高密度脂蛋白和低密度脂蛋白)相關(guān)，這些基因模塊與脂質(zhì)代謝和免疫反應(yīng)顯著相關(guān)。通過對(duì)6個(gè)常見性狀(酮癥、乳腺炎、皺胃移位、子宮炎、低鈣血癥和存活率)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析 (GWAS)，研究者發(fā)現(xiàn)16個(gè)模塊中有4個(gè)模塊與酮癥有關(guān)(FDR < 0.05)，其中3個(gè)模塊與基于WGCNA的酮癥有關(guān)。研究者進(jìn)一步鑒定了5個(gè)酮癥候選基因，包括GRINA、MAF1、MAFA、C14H8orf82和RECQL4。表型組關(guān)聯(lián)分析(Phe-WAS)表明，這些候選基因的人類同源物也與人類的許多代謝、內(nèi)分泌和免疫特征顯著相關(guān)，表現(xiàn)出與代謝和內(nèi)分泌的顯著關(guān)聯(lián)。結(jié)論：總之，研究者的研究為牛酮癥的分子機(jī)制提供了新的見解，并強(qiáng)調(diào)了對(duì)組學(xué)數(shù)據(jù)和跨物種作圖的綜合分析有望闡明支持復(fù)雜性狀的遺傳結(jié)構(gòu)。

題目：Identification of candidate genes and regulatory factors related to growth rate through hypothalamus transcriptome analyses in broiler chickens

通過下丘腦轉(zhuǎn)錄組分析鑒定肉雞生長(zhǎng)速率相關(guān)的候選基因和調(diào)控因子

發(fā)表期刊：BMC Genomics  發(fā)表時(shí)間：2020-7-23  影響因子：3.594

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背景：對(duì)肉雞生長(zhǎng)速度(GR)的嚴(yán)格選擇會(huì)帶來負(fù)作用，例如骨骼發(fā)育和免疫系統(tǒng)的異常、心力衰竭和肉品質(zhì)的惡化。在波蘭，快速增長(zhǎng)的雞群在增長(zhǎng)率方面非常不均勻，這對(duì)家禽生產(chǎn)者來說無利可圖。因此，有必要鑒定能夠支持選擇過程的肉雞GR遺傳標(biāo)記。下丘腦通過誘導(dǎo)重要的垂體激素與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)密切相關(guān)。因此，目前的研究使用這種組織來精確定位與雞生長(zhǎng)控制有關(guān)的基因。結(jié)果：試驗(yàn)包括在3周齡和6周齡雄性肉雞的兩個(gè)發(fā)育階段，在相同的飼養(yǎng)條件下飼養(yǎng)。所獲得的結(jié)果表明，在低GR肉雞中，與促食欲分子相關(guān)的基因，如神經(jīng)肽Y (NPY)、醛脫氫酶1家族成員A1 (ALDH1A1)、甘丙肽(GAL)和前黑色素濃縮激素(PMCH)的過表達(dá)。結(jié)論：研究結(jié)果揭示了飽腹中心與生長(zhǎng)過程之間的密切聯(lián)系。本研究為肉雞的下丘腦調(diào)節(jié)提供了新的見解，并縮小了尋找遺傳標(biāo)記的范圍。

題目：Analysis of Transcriptome and miRNAome in the Muscle of Bamei Pigs at Different Developmental Stages

八眉豬不同發(fā)育期肌肉轉(zhuǎn)錄組和miRNA組的分析

發(fā)表期刊：Animals  發(fā)表時(shí)間：2020-7-15  影響因子：2.323

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骨骼肌的生長(zhǎng)涉及復(fù)雜的發(fā)育過程，在豬肉品質(zhì)的確定中起著重要的作用。骨骼肌mRNA或miRNA譜的研究對(duì)于尋找改善豬育種肉質(zhì)的分子方法特別重要。因此，研究者在三個(gè)發(fā)育階段的豬中研究了骨骼肌的轉(zhuǎn)錄組（mRNA和miRNA）譜：胚胎65天（E65），出生后0天（成年）和10個(gè)月（成年）。研究者發(fā)現(xiàn)出生時(shí)與E65，成年與E65和成年與出生時(shí)的10,035、9050和4841個(gè)差異表達(dá)（DE）基因，以及55、101和85 個(gè)DE miRNA。此外，選擇與同一對(duì)照組中相應(yīng)miRNA呈負(fù)相關(guān)的DE miRNA靶基因進(jìn)行富集分析。GO分析主要分為發(fā)育過程。通路分析顯示，Rap1信號(hào)傳導(dǎo)、檸檬酸循環(huán)、氧化磷酸化等途徑富集。最后，采用RT-PCR驗(yàn)證11 DE miRNA和14 DEG的表達(dá)水平。本研究從八眉豬不同發(fā)育階段骨骼肌的轉(zhuǎn)錄組譜中，獲得了數(shù)百種DE miRNA和mRNA以及miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，這些可以為進(jìn)一步了解關(guān)鍵分子機(jī)制和改善豬育種的肉質(zhì)提供有價(jià)值的見解。

題目：High-Throughput Sequencing-Based Identification of Arabidopsis miRNAs Induced by Phytophthora capsici Infection

基于高通量測(cè)序的辣椒疫霉誘導(dǎo)的擬南芥miRNAs的鑒定

發(fā)表期刊：Front Microbiol.  發(fā)表時(shí)間：2020-7-23  影響因子：4.235

題目：Identification of candidate tolerance genes to low-temperature during maize germination by GWAS and RNA-seq approaches

利用GWAS和RNA-seq鑒定玉米萌發(fā)過程中的耐低溫候選基因

發(fā)表期刊：BMC Plant Biol.   發(fā)表時(shí)間：2020-7-14  影響因子：3.497

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背景：玉米是世界上產(chǎn)量和面積最大的主要農(nóng)作物之一。然而，玉米種質(zhì)對(duì)低溫非常敏感，主要是在發(fā)芽期間，低溫顯著影響植物生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量。因此，鑒定能夠提高低溫耐受性的基因變得十分必要。結(jié)果：本研究利用14個(gè)與種子萌發(fā)相關(guān)的表型性狀，通過GWAS來評(píng)價(jià)玉米的遺傳多樣性。共檢測(cè)到30個(gè)與低溫耐受性相關(guān)的SNPs，發(fā)現(xiàn)14個(gè)候選基因與SNPs直接相關(guān)，當(dāng)篩選范圍擴(kuò)大到包括距離SNPs r2 ≥ 0.2的連鎖不平衡（LD）衰減距離時(shí)，又鑒定出68個(gè)基因。然后用RNA-seq分析來確認(rèn)候選基因和低溫耐受性之間的聯(lián)系。在LD衰減的設(shè)定距離內(nèi)(r2 ≥ 0.2)，共發(fā)現(xiàn)10個(gè)差異表達(dá)基因。在這些基因中，有6個(gè)基因的表達(dá)通過qRT-PCR得到證實(shí)。基于GO和KEGG富集分析，Zm00001d039219和Zm00001d034319分別被認(rèn)為參與了MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和脂肪酸代謝過程。因此，這些基因似乎與低溫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞膜流動(dòng)性有關(guān)。結(jié)論：總體而言，通過整合研究者的GWAS和DEG分析結(jié)果，鑒定出總共30個(gè)SNPs和82個(gè)相關(guān)候選基因，包括10個(gè)DEGs，其中兩個(gè)涉及對(duì)低溫耐受性的響應(yīng)。功能分析將為理解玉米萌發(fā)過程中耐低溫的遺傳機(jī)制提供有價(jià)值的信息。

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