章毅教授團隊構(gòu)建了GLP-1受體激動劑保護β細胞的內(nèi)源性RNA競爭(ceRNA)網(wǎng)絡
2020年9月糖尿病領域期刊World Journal of Diabetes(IF=3.763)在線發(fā)表了山西醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院章毅教授團隊題為“Analysis of long noncoding RNA-associated competing endogenous RNA network in glucagon-like peptide-1 receptor agonist-mediated protection in β cells”的研究報告。該研究采用大鼠基因芯片技術，通過生物信息學分析，構(gòu)建了GLP-1受體激動劑保護β細胞的內(nèi)源性RNA競爭(ceRNA)網(wǎng)絡。
2型糖尿病(T2DM)患者β細胞功能受損、數(shù)量減少，導致胰島素分泌不足、血糖升高，迫切需要一種阻斷β細胞凋亡、恢復β細胞功能的方法。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胰島素分泌，降低血糖水平，且不存在低血糖的風險。此外，有研究表明GLP-1RA可以防止β細胞的過早凋亡并促進其功能。最近的研究報道，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、肥胖相關心臟損傷、心肌缺血等人類疾病具有多重保護作用。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，京尼平苷通過刺激GLP-1受體，增強胰島素分泌，促進細胞增殖，降低β細胞凋亡率。
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。lncRNAs、miRNAs和mRNA之間的競爭被稱為內(nèi)源性ceRNA機制，廣泛參與多種生物學過程，包括胰島素信號轉(zhuǎn)導，可能影響糖尿病的發(fā)展。目前，GLP- 1RA在β細胞中的保護作用機制已被廣泛研究，但其與mRNA和lncRNA的潛在關系尚未探索。
在本研究中，課題組采用大鼠基因芯片技術篩選經(jīng)京尼平苷處理的β細胞中差異分子，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、鈣信號通路、細胞增殖的正調(diào)控、ERK1和ERK2級聯(lián)反應等。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)庫進一步驗證了這一結(jié)果。根據(jù)基因表達水平的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。這些lncRNA通過ceRNA機制與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)建關鍵lncRNA與Pomc、Htr2a和Agtr1a 的ceRNA網(wǎng)絡
本研究發(fā)現(xiàn)了關鍵的lncRNA和mRNA，并重點介紹了它們?nèi)绾瓮ㄟ^ceRNA機制相互作用，介導GLP-1RA在β細胞中的保護作用。山西醫(yī)科大學基礎醫(yī)學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，該研究項目得到國家自然科學基金和山西省青年基金的支持。
