生物信息學(xué)分析和預(yù)測Snai1的靶向作用miRNA分子

劉漢雄曹媛媛劉子聲歐文勝

1南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科 湖南省郴州市 423000

2南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院ICU 湖南省郴州市 423000

生物信息學(xué)分析和預(yù)測Snai1的靶向作用miRNA分子

劉漢雄1曹媛媛2劉子聲1歐文勝1

1南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科 湖南省郴州市 423000

2南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院ICU 湖南省郴州市 423000

目的：通過生物信息學(xué)方法預(yù)測和尋找Snai1的靶向作用miRNA分子。方法：通過生物信息學(xué)軟件分析Snai1的靶向作用miRNA分子，再通過熱力學(xué)穩(wěn)定性評(píng)分和序列保守性評(píng)分，對所獲得miRNAs分子進(jìn)行分析，獲得與Snai1結(jié)合特異性最好，穩(wěn)定性最高的靶miRNA。結(jié)果：預(yù)測到有12個(gè)miRNAs可與Snai1結(jié)合；其中，miR-199a-5p、miR-410與Snai1結(jié)合的穩(wěn)定性和特異性較好。結(jié)論：miR-199a-5p、miR-410可能是Snai1的靶miRNA。

生物信息學(xué)；Snai1；miRNA；靶基因

Snai1基因超家族是一類具有鋅指結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄抑制因子家族，Snai1家族基因?qū)棺祫?dòng)物神經(jīng)脊和中胚葉組織的形成具有重要作用，往往在間葉組織中表達(dá)，因而被認(rèn)為是一種間葉源性標(biāo)志物[1]。

miRNA-靶基因之間的調(diào)控具有一定的特異性和互補(bǔ)性[2]。通過相關(guān)軟件預(yù)測miRNA-靶基因之間的結(jié)合，可以為下一步實(shí)驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)。本研究通過通過生物信息學(xué)軟件預(yù)測與Snai1結(jié)合的miRNA分子，以確定miRNA-Snai1之間的相互作用。

1 方法

1.1 miRWalk預(yù)測與Snai1結(jié)合的miRNA分子

miRwalk在線程序可通過10個(gè)生物信息學(xué)軟件進(jìn)行“交集”分析與Snai1結(jié)合的miRNA分子。

1.2 miRanda軟件對與Snai1結(jié)合miRNA分子進(jìn)行評(píng)分

將Snai1基因輸入miRanda在線程序，進(jìn)行熱力學(xué)穩(wěn)定性評(píng)分和序列保守性評(píng)分，以預(yù)測與Snai1結(jié)合特異性和穩(wěn)定性較好的miRNA分子。

2 結(jié)果

2.1 獲得12個(gè)與Snai1結(jié)合的miRNA分子

10個(gè)軟件當(dāng)中有6個(gè)軟件預(yù)測到有12個(gè)miRNAs可與Snai1結(jié)合：miR-30d，miR-30b，miR-30c，miR-410，miR-153，miR-125a-5p，miR-522，miR-615-5p，miR-199a-5p，miR-125b，miR-30e，miR-3a。

2.2 與Snai1結(jié)合miRNA分子評(píng)分結(jié)果

miRanda軟件進(jìn)行熱力學(xué)穩(wěn)定性評(píng)分和序列保守性評(píng)分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：miR-199a-5p、miR-410與Snai1結(jié)合的熱動(dòng)力學(xué)得分分別排第1、第2，說明結(jié)合穩(wěn)定性和特異性較好，同時(shí)，序列保守性得分也高。因此，miR-199a-5p、miR-410可能是Snai1的靶miRNA。如表1所示。

表1：預(yù)測的12個(gè)miRNAs的mirSVR得分和PhastCons得分

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，Snai1基因與細(xì)胞增殖、細(xì)胞動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)及細(xì)胞凋亡等有密切關(guān)系[3]，其異常表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，細(xì)胞間連接缺失，細(xì)胞獲得侵襲潛能，促進(jìn)腫瘤發(fā)生[4]。Snai1表達(dá)下調(diào)可能與miRNA調(diào)控有關(guān)。

miRwalk通過多個(gè)生物信息學(xué)軟件同時(shí)預(yù)測分析miRNA-靶基因之間的結(jié)合，不同的軟件采用的算法不同，預(yù)測的結(jié)果可能會(huì)有一些差異。結(jié)合多個(gè)軟件的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，則可信度較好[5]。miRwalk預(yù)測到了有12個(gè)miRNAs可與Snai1結(jié)合，說明這些miRNAs與Snai1結(jié)合的可能性較大，但結(jié)合特異性尚不明了，必須對這些miRNAs進(jìn)一步分析。

分析miRNA-靶基因之間的結(jié)合的特異性和穩(wěn)定性的生物信息學(xué)軟件miRanda主要通過計(jì)算miRNA-靶基因之間的結(jié)合的熱動(dòng)力學(xué)、序列保守性來計(jì)算他們之間結(jié)合的特異性和穩(wěn)定性[6]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：miR-199a-5p、miR-410與Snai1結(jié)合的熱動(dòng)力學(xué)得分比較低，說明結(jié)合穩(wěn)定性和特異性較好，同時(shí)，序列保守性得分也高。因此， miR-199a-5p、miR-410可能是Snai1的靶miRNA。

miR-199a-5p在胃癌中是一個(gè)候選癌基因，其在胃癌中表達(dá)增高，促進(jìn)胃癌的侵襲和轉(zhuǎn)移[7]。而miR-410作為抑癌因子可通過靶向MDM2，抑制胃癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[8]。由于Snai1是一個(gè)已知的癌基因，因此，miR-410靶向結(jié)合Snai1的可能性更高。由于miRNA-靶基因與靶基因之間的結(jié)合調(diào)控具有很大的不確定性，為了進(jìn)一步證實(shí)miRNA-靶基因之間的結(jié)合，需通過后續(xù)實(shí)驗(yàn)選取miR-199a-5p、miR-410做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及功能研究。

（通訊作者：歐文勝）

[1]Taparra KT,Wang H,Malek R, et al.SNAI1 Regulates the Hexosamine Biosynthesis Pathway to Promote Kras Mutant Lung Tumorigenesis[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2016,96(2S):S54-S55.

[2]Stahlhut C,Slack FJ.MicroRNAs and the cancer phenotype: profiling, signatures and clinical implications[J].Genome Med.2013,5(12):111.

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[4]Horvay K,Jardé T,Casagranda F,et al.Snai1 regulates cell lineage allocation and stem cell maintenance in the mouse intestinal epithelium[J].EMBO J.2015,34(10):1319-1335.

[5]Kumar A,Wong AK,Tizard ML,et al. miRNA_Targets:a database for miRNA target predictions in coding and non-coding regions of mRNAs [J]. Genomics.2012,100(06):352-356.

[6]Kumar A,Wong AK,Tizard ML,et al.miRNA_Targets:a database for miRNA target predictions in coding and noncoding regions of mRNAs[J]. Genomics.2012,100(06):352-356.

[7]He XJ,Ma YY,Yu S,et al.Upregulated miR-199a-5p in gastric cancer functions as an oncogene and targets klotho[J].BMC Cancer.2014,14:218.

[8]Shen J,Niu W,Zhou M,et al. MicroRNA-410 suppresses migration and invasion by targeting MDM2 in gastric cancer[J].PLoS One.2014, 9(08):e104510.

劉漢雄，男。大學(xué)本科學(xué)歷。主治醫(yī)師。在讀研究生。南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科。

歐文勝，副主任醫(yī)師。南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科。