章毅教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了GLP-1受體激動劑保護(hù)β細(xì)胞的內(nèi)源性RNA競爭(ceRNA)網(wǎng)絡(luò)
2020年9月糖尿病領(lǐng)域期刊World Journal of Diabetes(IF=3.763)在線發(fā)表了山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院章毅教授團(tuán)隊(duì)題為“Analysis of long noncoding RNA-associated competing endogenous RNA network in glucagon-like peptide-1 receptor agonist-mediated protection in β cells”的研究報(bào)告。該研究采用大鼠基因芯片技術(shù)，通過生物信息學(xué)分析，構(gòu)建了GLP-1受體激動劑保護(hù)β細(xì)胞的內(nèi)源性RNA競爭(ceRNA)網(wǎng)絡(luò)。
2型糖尿病(T2DM)患者β細(xì)胞功能受損、數(shù)量減少，導(dǎo)致胰島素分泌不足、血糖升高，迫切需要一種阻斷β細(xì)胞凋亡、恢復(fù)β細(xì)胞功能的方法。胰高血糖素樣肽-1受體激動劑(GLP-1RA)是一種很有前景的抗糖尿病藥物，已被證明可通過葡萄糖依賴的方式增強(qiáng)胰島素分泌，降低血糖水平，且不存在低血糖的風(fēng)險(xiǎn)。此外，有研究表明GLP-1RA可以防止β細(xì)胞的過早凋亡并促進(jìn)其功能。最近的研究報(bào)道，從梔子中提取的梔子苷是一種新型GLP-1RA，對阿爾茨海默氏病、肥胖相關(guān)心臟損傷、心肌缺血等人類疾病具有多重保護(hù)作用。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，京尼平苷通過刺激GLP-1受體，增強(qiáng)胰島素分泌，促進(jìn)細(xì)胞增殖，降低β細(xì)胞凋亡率。
長鏈非編碼RNA (lncRNA)是長于200個核苷酸的轉(zhuǎn)錄本，不編碼蛋白質(zhì)，lncRNAs通過與microRNAs (miRNAs)競爭來調(diào)節(jié)mRNA的表達(dá)。lncRNAs、miRNAs和mRNA之間的競爭被稱為內(nèi)源性ceRNA機(jī)制，廣泛參與多種生物學(xué)過程，包括胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，可能影響糖尿病的發(fā)展。目前，GLP- 1RA在β細(xì)胞中的保護(hù)作用機(jī)制已被廣泛研究，但其與mRNA和lncRNA的潛在關(guān)系尚未探索。
在本研究中，課題組采用大鼠基因芯片技術(shù)篩選經(jīng)京尼平苷處理的β細(xì)胞中差異分子，鑒定了308個差異lncRNA和128個差異 mRNA。GO和KEGG通路富集分析顯示，差異基因主要參與了G蛋白偶聯(lián)受體信號通路、炎癥反應(yīng)、鈣信號通路、細(xì)胞增殖的正調(diào)控、ERK1和ERK2級聯(lián)反應(yīng)等。利用STRING數(shù)據(jù)庫和Cytoscape插件CytoHubba篩選得到Pomc、Htr2a和Agtr1a三個hub mRNA。SwissTargetPrediction數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)果。根據(jù)基因表達(dá)水平的Pearson系數(shù)確定了7個lncRNA (NONRATT027738、NONRATT027888、NONRATT030038等)與3個hub mRNA (Pomc、Htr2a和Agtr1a)共表達(dá)。這些lncRNA通過ceRNA機(jī)制與6個miRNA (rno-miR-5132-3p、rno-miR-344g、rno-miR-3075等)競爭，從而調(diào)控hub mRNA功能。進(jìn)一步分析表明，lncRNA NONRATT027738與三個hub mRNA均相互作用，表明其在ceRNA網(wǎng)絡(luò)中處于核心位置。
圖1. 差異mRNA的GO功能和KEGG通路富集分析
圖2. CytoHubba篩選得到hub mRNA
圖3. 構(gòu)建關(guān)鍵lncRNA與Pomc、Htr2a和Agtr1a 的ceRNA網(wǎng)絡(luò)
本研究發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵的lncRNA和mRNA，并重點(diǎn)介紹了它們?nèi)绾瓮ㄟ^ceRNA機(jī)制相互作用，介導(dǎo)GLP-1RA在β細(xì)胞中的保護(hù)作用。山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院章毅教授為本研究的通信作者，崔麗娟為本研究論文的第一作者，該研究項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金和山西省青年基金的支持。
