Αφηρημένο

Ιστορικό

Τα microRNAs (miRNAs) είναι μικρά RNAs που αναγνωρίζουν και να ρυθμίζουν τα γονίδια-στόχους mRNA. Πολλαπλές γραμμές απόδειξης δείχνουν ότι είναι βασικοί ρυθμιστές πολλών κρίσιμων λειτουργιών στην ανάπτυξη και την ασθένεια, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου. Ωστόσο, ο καθορισμός του τόπου και τη λειτουργία των miRNAs στο σύνθετων ρυθμιστικών δικτύων δεν είναι απλή. Συστήματα προσεγγίσεις, όπως και το συμπέρασμα ενός δικτύου ενότητας από τα δεδομένα της έκφρασης, μπορούν να βοηθήσουν στην επίτευξη αυτού του στόχου.

Μεθοδολογία /Κύρια Ευρήματα

Κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας, μεγάλη πρόοδος έχει σημειωθεί στην ανάπτυξη της στιβαρό και ισχυρό αλγόριθμους εξαγωγής συμπερασμάτων του δικτύου της μονάδας. Σε αυτή τη μελέτη, αναλύουμε και να αξιολογήσει πειραματικά ένα δίκτυο μονάδας συνάγεται τόσο από miRNA και τα δεδομένα έκφρασης του mRNA, χρησιμοποιώντας προσφάτως ανεπτυγμένο αλγόριθμο συμπέρασμα δίκτυο μονάδα μας βασίζεται σε τεχνικές βελτιστοποίησης πιθανολογική. Δείχνουμε ότι αρκετές miRNAs προβλεφθεί ως στατιστικά σημαντικές ρυθμιστικές αρχές για διάφορες ενότητες της σφιχτά συν-εκφρασμένων γονιδίων. Μια λεπτομερής ανάλυση των τριών αυτών μονάδων αποδεικνύει ότι η συγκεκριμένη ανάθεση των miRNAs είναι λειτουργικά συνεκτική και υποστηρίζεται από τη λογοτεχνία. Έχουμε περαιτέρω σχεδιαστεί μια σειρά πειραμάτων για να δοκιμάσει την ανάθεση των miR-200a ως η κορυφαία ρυθμιστής μιας μικρής μονάδας εννέα γονίδια. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν έντονα ότι miR-200A ρυθμίζει τα γονίδια της μονάδας μέσω του ZEB1 μεταγραφικού παράγοντα. Είναι ενδιαφέρον, αυτή η ενότητα είναι πιο πιθανό εμπλέκονται σε επιθηλιακά ομοιόσταση και απορύθμιση της θα μπορούσε να συμβάλει στην κακοήθη διαδικασία στα καρκινικά κύτταρα.

Συμπεράσματα /Σημασία

Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι μια ισχυρή ανάλυση του δικτύου της μονάδας της έκφρασης δεδομένα μπορούν να παρέχουν νέες γνώσεις της λειτουργίας miRNA σε σημαντικές κυτταρικές διαδικασίες. Μια τέτοια υπολογιστική προσέγγιση, ξεκινώντας από τα δεδομένα έκφρασης και μόνο, μπορεί να είναι χρήσιμη στη διαδικασία προσδιορισμού της λειτουργίας των miRNAs προτείνοντας ενότητες του συν-εκφράζονται γονίδια στα οποία παίζουν ένα ρυθμιστικό ρόλο. Όπως φαίνεται σε αυτή τη μελέτη, οι εν λόγω μονάδες μπορούν στη συνέχεια να δοκιμαστεί πειραματικά για να διερευνήσουν περαιτέρω και να βελτιώσετε τη λειτουργία του miRNA στο κανονιστικό δίκτυο

Παράθεση:. Bonnet E, Tatari Μ, Joshi Α, Michoel Τ, Marchal K , Berx G, et al. (2010) Ενότητα Δίκτυο συμπέρασμα από μια Έκφραση Cancer Gene σύνολο δεδομένων Προσδιορίζει microRNA Ρυθμιζόμενης Ενότητες. PLoS ONE 5 (4): e10162. doi: 10.1371 /journal.pone.0010162

Επιμέλεια: Simon Rogers, Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης, Ηνωμένο Βασίλειο

Ελήφθη: 15 Δεκέμβρη, 2009? Αποδεκτές: 22 Μάρτη 2010? Δημοσιεύθηκε: 14 του Απριλίου του 2010

Copyright: © 2010 Bonnet et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο υποστηρίζεται από ένα Innovatie πόρτα Wetenschap en Technologie (εΝ) επιδότηση για το σχέδιο Strategisch BasisOnderzoek (ΟΣΚ) Bioframe και από μια έλξη Διαπανεπιστημιακό Πόλο (IUAP) επιδότηση για το σχέδιο BioMaGNet (Βιοπληροφορική και Μοντελοποίηση:. από γονιδιώματος για να Δικτύων, ref P6 /25). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, datacollection και την ανάλυση, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν ανταγωνιστικά συμφέροντα υπάρχουν

Εισαγωγή

τα microRNAs (miRNAs) είναι μικρά ενδογενή ρυθμιστικά RNAs, παρούσα σε μία ευρεία ποικιλία ευκαρυωτικών οργανισμών. Ενσωματώνονται σε ένα RNA που προκαλείται φίμωση συγκρότημα (RISC) που συνδέεται σε σημεία της μεταβλητής συμπληρωματικότητας σε αγγελιοφόρων RNA-στόχο, προκαλώντας υποβάθμιση τους ή /και την καταστολή μετάφρασή τους [1]. Αποδεικτικά στοιχεία για τη συμμετοχή των miRNAs στην ανάπτυξη των κυττάρων, τη διαφοροποίηση των κυττάρων και του καρκίνου σήμερα συσσωρεύονται. Σχεδόν οι μισοί από το σχολιασμένο ανθρώπινα miRNAs χάρτη μέσα σε εύθραυστες χρωμοσωμικές περιοχές, οι οποίες είναι περιοχές που συνδέονται με διάφορους τύπους ανθρώπινων καρκίνων. Πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι miRNAs καθώς και οι παράγοντες που συμμετέχουν στην βιογένεση miRNA μπορεί να λειτουργεί ως καταστολείς όγκου και /ή ογκογονίδια [2]. Σύμφωνα με την τελευταία έκδοση miRBase αποθετήριο [3], υπάρχουν & gt? 700 ανθρώπινες αλληλουχίες ώριμο miRNA ταυτίζεται με πειραματική υποστήριξη, ενώ κάποιες υπολογιστικές μελέτες επεκτείνουν τον κατάλογο αυτό σε περισσότερες από 1.000 [3], περίπου ίσο με τον αριθμό των μεταγραφικών παραγόντων [4] . Υπολογιστική και πειραματικές μελέτες έχουν επίσης προβλέψει ότι μεταξύ 30% και 100% των ανθρώπινων γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες μπορεί να είναι κάτω από την μετα-μεταγραφική ρύθμιση των miRNAs [5], [6]. Δεν είναι δύσκολο να δούμε ότι ακόμα και με τη λήψη των πιο συντηρητικές αξίες, το ρυθμιστικό δίκτυο που προκαλείται από ένα τόσο μεγάλο αριθμό των ρυθμιστικών αρχών και στόχων είναι δυνητικά εξαιρετικά μεγάλο. Επιπλέον, miRNAs δεν ενεργούν μεμονωμένα, αλλά είναι μέρος ενός πολύπλοκου ρυθμιστικού δικτύου, με τη συμμετοχή παραγόντων μεταγραφής, μετατροπείς σήματος και άλλα είδη ρυθμιστικών μορίων [7]. Ανοικοδόμηση και την ανάλυση αυτών των ρυθμιστικών δικτύων είναι συνεπώς ένα πολύπλοκο αλλά κρίσιμη πρόκληση για την αντιμετώπιση της.

Υπάρχουν

Διάφορα αλγορίθμους για να συναγάγει ρυθμιστικών δικτύων από τα δεδομένα της έκφρασης [8], [9], [10]. Μία από τις πιο ισχυρές μεθόδους, ειδικά για ευκαρυωτικούς οργανισμούς, υποθέτει μια αρθρωτή δομή του υποκείμενου ρυθμιστικού δικτύου, όπου μια ομάδα συν-εκφρασμένων γονιδίων ρυθμίζεται από ένα κοινό σύνολο ρυθμιστών (επίσης γνωστή ως το ρυθμιστικό πρόγραμμα) [10]. Το κανονιστικό πρόγραμμα χρησιμοποιεί τα επίπεδα έκφρασης του συνόλου των ρυθμιστικών αρχών να προβλέψει την κατάσταση που εξαρτάται από μέση έκφραση των συν-εκφρασμένων γονιδίων. Έτσι, οι μονάδες αποτελούνται από συστάδες συν-εκφρασμένων γονιδίων μαζί με τις σχετικές ρυθμιστικές αρχές τους. Ως ρυθμιστής μπορεί να συνδέονται με περισσότερες από μία μονάδα, το σύνολο σχηματίζει ένα δίκτυο module. Έχουμε αναπτύξει πρόσφατα ένα νέο αλγόριθμο που επεκτείνει την αρχική ιδέα του δικτύου ενότητας της Segal και συν-εργαζομένων [10] με τη χρήση πιθανοτικής τεχνικές βελτιστοποίησης που επιτρέπουν την ιεράρχηση των στατιστικά πιο σημαντικές συστάδες των συν-εκφρασμένων γονιδίων και των υποψηφίων ρυθμιστικές αρχές τους [11], [12]. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του αλγορίθμου είναι ότι εξάγει περισσότερο αντιπροσωπευτική κεντροειδούς-σαν διαλύματα από ένα σύνολο πιθανών στατιστικά μοντέλα, προκειμένου να αποφευχθεί η μη βέλτιστη λύσεις. Με τη δοκιμή του σε διάφορες βιολογικές σύνολα δεδομένων, έχουμε δείξει ότι η προσέγγιση αυτή δημιουργεί πιο συνεκτική ενότητες, και ότι οι ρυθμιστικές αρχές έχουν ανατεθεί με συνέπεια σε μια ενότητα είναι πιο συχνά υποστηρίζεται από εξωτερικές πηγές των δεδομένων [11], [12].

σε αυτή τη μελέτη, έχουμε προσαρμοστεί ενότητα αλγόριθμο του δικτύου μας για να πάρει ως είσοδο ένα ετερογενές σύνολο δεδομένων τόσο των miRNA και τα δεδομένα έκφρασης αγγελιοφόρου RNA (mRNA) που μετράται στα ίδια δείγματα. Πολλαπλές miRNAs αποδίδεται ως υψηλής βαθμολόγησης υποψήφιος ρυθμιστικών αρχών για τις διάφορες ενότητες, μαζί με γνωστούς παράγοντες μεταγραφής ή μετατροπείς σήματος. Μια λεπτομερής ανάλυση των τριών ενοτήτων, όπου επιλέγονται miRNAs ως ρυθμιστές υψηλής βαθμολόγησης δείχνει ότι αυτή η ανάθεση είναι εξαιρετικά συνεπής με τη λειτουργία της μονάδας και υποστηρίζεται επίσης από διάφορες εξωτερικές πηγές δεδομένων. Έχουμε επίσης επικυρωθεί μια από αυτές τις ενότητες πειραματικά, δείχνοντας ότι η υπερ-έκφραση ή αναστολή της miRNA αποδίδεται ως ρυθμιστής μεταβάλλει σημαντικά την έκφραση μιας επιλογής γονιδίων μονάδας, επιβεβαιώνοντας έτσι την συναγωγή του αλγορίθμου. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν ενότητα συμπερασματολογία δίκτυο ως μια ισχυρή και χρήσιμη προσέγγιση για να αποκτήσουν πιο ακριβείς γνώσεις σχετικά με τη λειτουργία των miRNAs.

Αποτελέσματα

Συμπερασμός ενός δικτύου ενότητας microRNA από

δεδομένων έκφραση

Η LeMoNe αλγόριθμο, ξεκινώντας από μια μήτρα δεδομένων έκφρασης και μια λίστα των υποψηφίων ρυθμιστικές αρχές, θα παράγει ένα δίκτυο μονάδα, που αποτελείται από ενότητες των συν-εκφρασμένων γονιδίων και των συναφών ρυθμιστικών αρχών τους. Ο αλγόριθμος επίσης ομαδοποίησης των συνθηκών (στήλες) για κάθε σετ των συν-εκφρασμένων γονιδίων, δημιουργώντας συστάδες κατάσταση. Ο κατάλογος των ρυθμιστικών αρχών για μια δεδομένη μονάδα διατάσσεται σύμφωνα με την ατομική βαθμολογία τους. Η βαθμολογία αυτή λαμβάνει υπόψη μόνο τη διαφορική έκφραση του ρυθμιστή στις διάφορες διαφορετικές ομάδες κατάσταση, και όχι απόλυτη τιμή τους. Με αυτό τον τρόπο μπορούμε ταυτόχρονα να αξιολογούν και να συγκρίνουν mRNA και miRNA υποψήφιος ρυθμιστικές αρχές, χρησιμοποιώντας τα επίπεδα έκφρασης της κάθε κατηγορίας των ρυθμιστικών αρχών. Ως είσοδος για τον αλγόριθμο μας, χρησιμοποιήσαμε ένα σύνολο δεδομένων αποτελείται από δεδομένα έκφρασης μετρήθηκαν σε 89 όγκων και φυσιολογικά δείγματα ιστού (που αντιπροσωπεύουν το 11 τάξεις όγκου) τόσο για 11.833 αγγελιαφόρο RNA και 124 miRNAs [13]. Σε αντίθεση με προηγούμενες προσπάθειες [14], [15], [16], η προσέγγισή μας για την ένταξη των miRNAs στο δίκτυο δεν βασίζεται σε πρόβλεψη στόχο miRNA, ή ένα μίγμα μεταξύ πρόβλεψη στόχων και των δεδομένων της έκφρασης, αλλά στηρίζεται αποκλειστικά σε στοιχεία έκφρασης. Ο αλγόριθμος που παράγεται ένα σύνολο 76 σφιχτά συν-εκφράζονται συστάδες γονιδίων, που αντιστοιχούν σε ένα σύνολο 2.987 γονίδια. Υπολογίσαμε τον εμπλουτισμό GO για όλες τις ενότητες [17] και βρήκε ένα σύνολο 44 συστάδες που έχουν τουλάχιστον μία κατηγορία GO εμπλουτισμένο (p & lt? 0.05), για ένα σύνολο 589 εμπλουτίζεται κατηγορίες (την πλήρη λίστα των ενοτήτων και των κατηγοριών GO τους είναι διαθέσιμο ως πίνακα S2). Για την ανάθεση των ρυθμιστικών αρχών, έχουμε συντάξει έναν κατάλογο των 1.841 υποψήφιων ρυθμιστικών αρχών με βάση GO σχολιασμού (είτε παράγοντες μεταγραφής ή μετατροπείς σήματος) τους, καθώς και τον κατάλογο των 124 miRNAs. Μετά την ανάθεση των ρυθμιστικών αρχών πήραμε μια αυστηρή αποκοπής που αντιστοιχεί στην κορυφή 2% πιο σημαντικές προβλέψει ρυθμιστικές αλληλεπιδράσεις (Σχήμα 1), την απόκτηση τελικό σύνολο των 294 μοναδικών ρυθμιστικές αρχές (ο πλήρης κατάλογος των γονιδίων μονάδας και των ρυθμιστικών αρχών είναι διαθέσιμη στον πίνακα S1). Μέσα σε αυτό το σύνολο, επελέγησαν δέκα miRNAs ως ρυθμιστές για συνολικά επτά ενότητες (Πίνακας 1). Προκειμένου να αξιολογήσει την εγκυρότητα και την καταλληλότητα της συναχθεί δικτύου ενότητα, εμείς εδώ παρουσιάζουμε μια λεπτομερή ανάλυση των τριών ενοτήτων, με έμφαση στα τυπικά χαρακτηριστικά του miRNA μεσολάβηση ρυθμιστικών πλαισίων. επιλεγμένα Αυτές οι ενότητες βασίστηκαν στις εγγενείς ενδιαφέρον τους, λειτουργική συνοχή και τον υψηλό αριθμό βιβλιογραφικές αναφορές συζητούν υποτιθέμενη λειτουργία τους.

Τα ιστογράμματα αντιπροσωπεύουν τη διανομή τυχαία (πράσινο) και αληθή (κίτρινο) Ρυθμιστές βαθμολογίες για το δίκτυο μονάδα. Το βέλος για τις τυχαίες ρυθμιστικές αντιπροσωπεύει τη μέγιστη βαθμολογία για την τυχαία επιλογή των ρυθμιστικών αρχών με την τιμή που αναφέρεται εντός παρενθέσεων. Το βέλος για τους αληθινούς ρυθμιστές αντιπροσωπεύει την αξία βαθμολογία αποκοπής, με την πρώτη τιμή αναφέρεται μέσα σε παρένθεση.

Η

MiR-133 και miR-145 έχουν εκχωρηθεί ως ρυθμιστές της μονάδας λείων μυών ακτινομυοσίνης

ενότητα 29 είναι μια μικρή μονάδα που αποτελείται από τέσσερα γονίδια και πέντε εκχωρηθεί ρυθμιστικές αρχές (Σχήμα 2α). Οι GO υπερεκπροσωπούνται κατηγορίες για την ενότητα αυτή συνδέεται με την ομαλή ανάπτυξη των μυών και τη δομή ακτινομυοσίνης (Σχήμα 2α και πίνακα S2). ΜΥΗ11 κωδικοποιεί ένα λείο μυ μυοσίνη μέλος της οικογένειας βαριάς αλυσίδας. ACTG2 είναι μια πρωτεΐνη ακτίνη γάμμα 2 βρέθηκαν σε εντερικά ιστούς. Τα δύο άλλα γονίδια στη μονάδα (MYLK και CNN1) είναι καλά γνωστοί ρυθμιστές των αλληλεπιδράσεων ακτίνης μυοσίνης. MYLK είναι η κινάση ελαφράς αλύσου μυοσίνης, ένα ειδικό ασβέστιο-εξαρτώμενη κινάση η οποία φωσφορυλιώνει μια ειδική θέση σχετικά με το κανονιστικό ελαφριά αλυσίδα της μυοσίνης, ενισχύοντας τη δράση του. MYLK είναι πανταχού παρούσα σε όλους τους ιστούς ενηλίκων με τα υψηλότερα ποσά του λείου μυός ιστούς [18]. CNN1 (calponin) είναι μια πρωτεΐνη δέσμευσης ασβεστίου που αναστέλλει την δραστικότητα ΑΤΡάσης της μυοσίνης σε λείο μυ. Η κορυφή του ρυθμιστή (PPP1R12B) που έχουν επιλεγεί για αυτή την ενότητα είναι μια υπομονάδα μυοσίνης φωσφατάση. Το μυοσίνης φωσφατάση είναι επίσης ένας πολύ γνωστός πυρήνας ρυθμιστής του μονοπατιού ακτομυοσίνης, αναστολή της δραστικότητας μυοσίνης [18]. Ο δεύτερος υποψήφιος υψηλή βαθμολογία ρυθμιστής είναι ένα miRNA, miR-133, ενώ ο τρίτος ρυθμιστής είναι ο TGF-β διεγείρεται κλώνο-22 του μέλους 1 (TSC22D1) γονίδιο, το οποίο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη τομέα φερμουάρ λευκίνης, ένα μέλος της οδού TGF-β1 η οποία εμπλέκεται στη ρύθμιση της μεταγραφής. Οι τελευταίες ρυθμιστικές αρχές είναι ANGPTL2, ένας αγγειακού ενδοθηλιακού αυξητικού παράγοντα, και ένα άλλο miRNA, miR-145.

αξίες γονιδιακή έκφραση είναι χρώμα που κωδικοποιείται, που κυμαίνονται από σκούρο μπλε (χαμηλά επίπεδα έκφρασης) σε έντονο κίτρινο (υψηλά επίπεδα έκφρασης) . Σε κάθε σχήμα, στήλες αντιπροσωπεύουν ένα διαφορετικό δείγμα. Η χρωματική κωδικοποίηση γραμμή στο κάτω μέρος του γραφήματος αντιπροσωπεύει την προέλευση των ιστών (δείτε το μύθο), ενώ τα γκρι τετράγωνα ακριβώς κάτω αναφέρουν αν το δείγμα ιστού ήταν φυσιολογική (ανοιχτό γκρι) ή όγκου (σκούρο γκρι). Οι υποψήφιες ρυθμιστικές αρχές κατά φθίνουσα βαθμολογική αξία (από πάνω προς τα κάτω). Τα δείγματα ομαδοποιούνται σε φύλλα ομοιογενών τιμών έκφρασης, σύμφωνα με τις ιεραρχικές δέντρα υποδεικνύεται πάνω από κάθε εικόνα. Οι πορτοκαλί κουτιά στο δεξί του σχήματος δείχνουν υπερεκπροσωπούνται κατηγορίες GO (p ≤ 0,05).

Η

Οι δύο miRNAs επιλεγεί ως ρυθμιστές για αυτήν την ενότητα δείχνουν σαφώς μια σφιχτά συσχετίζεται θετικά πρότυπο έκφρασης των γονιδίων μονάδα ( Σχήμα 2α). Όπως οι περισσότερες miRNAs έχουν χαρακτηριστεί καθόσον αρνητικοί ρυθμιστές της γονιδιακής έκφρασης, αυτό υποδηλώνουν μια έμμεση ρύθμιση μεταξύ των miRNAs και της μονάδας 29 γονίδια. Πρόσφατες μελέτες αποκαλύπτουν αρκετές πιθανή υποψήφια γονίδια που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως ενδιάμεσοι ρυθμιστές μεταξύ των miRNAs και ενότητα 29 γονίδια. MiR-133, επιλέγεται ως η δεύτερη καλύτερη ρυθμιστή για την ενότητα αυτή (Σχήμα 2α), δείχθηκε πρόσφατα ότι είναι ένας ρυθμιστής κλειδί για την ανάπτυξη του σκελετικού μυός και καρδιακό μυ υπερτροφία [19], [20]. Σε αυτές τις μελέτες, miR-133 έχει δειχθεί ότι ρυθμίζει άμεσα τον παράγοντα μεταγραφής SRF. SRF αναγνωρίζεται ως ζωτικό παράγοντα για την κανονική του κυτταροσκελετού και συσταλτικές κυττάρων δραστηριότητες και όλες τις μονάδας 29 γονίδια (

ΜΥΗ11

,

CNN1

,

ACTG2

,

MYLK

) είναι γνωστό ότι είναι άμεσοι στόχοι του SRF [21]. Τα αποτελέσματα αυτά της βιβλιογραφίας υποστηρίζουν την υπόθεση της έμμεσης ρυθμιστικών σύνδεσμος μεταξύ miR-133a και ενότητα 29 γονίδια μέσω SRF. Οι περισσότερες μελέτες σχετικά με τη δραστηριότητα SRF έχουν μέχρι στιγμής χαρακτηρίζεται από αυτόν τον παράγοντα ως μεταγραφικός ενεργοποιητής [21], αλλά μερικά αποτελέσματα υποδηλώνουν επίσης ότι SRF θα μπορούσε να δράσει ως ένας μεταγραφικός καταστολέας των στόχων γονιδίων του [22], [23], [24]. SRF μεσολάβηση γονίδιο καταστολής δεν είναι σαφής, αλλά μπορεί να συνεπάγονται την πρόσληψη από SRF της μεταγραφικής σιγαστήρες [23], [24]. Αν υποθέτουμε ότι SRF είναι καταστέλλει τη μεταγραφή της ενότητας 29 γονιδίων, τότε η ρυθμιστική αλυσίδα miR-133 – SRF – ενότητα 29 γονίδια μπορούν να εξηγήσουν το γονίδιο θετικής συσχέτισης έκφραση που παρατηρείται στο σχήμα 2α. Τα άλλα miRNA επιλέγονται ως ρυθμιστής, miR-145 δείχθηκε πρόσφατα ότι είναι ένας σημαντικός ρυθμιστής για την τύχη των λείων μυϊκών κυττάρων [25]. Η μελέτη αυτή [25] δείχνει επίσης ότι miR-145 ενεργοποιεί ένα από άμεσους στόχους του, το myocardin (Myocd), η οποία είναι ένας παράγοντας μεταγραφής καλά γνωστό ότι ενεργοποιεί την έκφραση του γονιδίου λείου μυός από την αλληλεπίδραση με SRF [26]. Έτσι, έχουμε επίσης μια ρυθμιστική αλυσίδα miR-145 – Myocd – ενότητα 29 γονίδια που μπορεί να εξηγήσει το μοτίβο της έκφρασης που παρατηρείται στο σχήμα 2α. Ούτε SRF ούτε Myocd έχουν εκχωρηθεί ως ρυθμιστές ή συγκεντρωμένα μαζί με τα άλλα ενότητα 29 γονίδια. Δυστυχώς, το γονίδιο myocardin δεν ήταν παρούσα στις μικροσυστοιχίες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των συνόλων δεδομένων [13]. Το προφίλ του μεταγραφικού παράγοντα SRF φαίνεται να συσχετίζονται καλά με την έκφραση της ενότητας 29 γονίδια στο σύνολο δεδομένων (S1 αρχείου δεδομένων) μας, εξηγώντας γιατί το γονίδιο αυτό δεν θα μπορούσε να επιλεγεί ως ρυθμιστής. Πολλοί λόγοι μπορεί να εξηγήσει γιατί το προφίλ είναι αποκλίνουσες, όπως μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις ή το γεγονός ότι miRNAs δρουν στο μετα-μεταγραφικό επίπεδο, ενδεχομένως εμποδίζει την ρυθμιστική δράση για να ανιχνευθούν (από την καταστολή της μετάφρασης).

MiR -142s έχουν εκχωρηθεί ως ρυθμιστές του ανοσοποιητικού μονάδα απάντηση

ενότητα 18 αποτελείται από έξι γονίδια (Σχήμα 2β), εκ των οποίων πέντε κωδικοποιούν ανοσοσφαιρίνες που αντιστοιχεί είτε στη βαριά αλυσίδα (IGHG4, IGHA2, IGHA1) ή η ελαφριάς αλυσίδας (IGKV1-5, IGLV3-21), ενώ IGLL1 είναι η παρένθετη ελαφριά αλυσίδα, ένα κρίσιμο συστατικό του συμπλόκου υποδοχέα κυττάρων προ-Β. Δεν αποτελεί έκπληξη, βρήκαμε το GO κατηγορία ανοσολογική απόκριση υπερεκπροσωπούνται για την ενότητα αυτή (Εικόνα 2β και πίνακα S2). Όλα τα γονίδια μονάδα είναι γνωστό ότι εκφράζεται κυρίως στις αναπτυσσόμενες και ώριμα Β-κύτταρα, αποκαλύπτοντας ένα συνεκτικό μονάδα [27]. Εννέα υψηλής ρυθμιστές βαθμολόγησης επιλέχθηκαν για αυτή την ενότητα. Η κορυφή του ρυθμιστή είναι ένα γονίδιο ομοιοκυτίου, HOXC5. Το γονίδιο HMGA1 έχει επιλεγεί ως η δεύτερη καλύτερη ρυθμιστική αρχή για αυτή την ενότητα. Υψηλή πρωτεΐνες ομάδα κινητικότητα (HMGA) ρυθμίζουν την δραστικότητα μιας ευρείας ποικιλίας γονιδίων αλλάζοντας το DNA διαμόρφωση των γονιδίων στόχων τους. HMGA1 είναι γνωστό ότι συν-ενεργοποίηση της μεταγραφής σε Β-κύτταρα και ότι είναι σημαντικά για την ανάπτυξη των Β-κυττάρων [28]. Το τρίτο και τέταρτο υποψήφιο ρυθμιστικές αρχές είναι δύο miRNAs σε επεξεργασία από τον ίδιο πρόδρομο, miR-142-5p και miR-142-3p. Το γονίδιο HLA-DRB1 ανήκει στους HLA τάξης II παράλογα βήτα αλυσίδα. Είναι γνωστό ότι παίζει έναν κεντρικό ρόλο στο ανοσοποιητικό σύστημα, παρουσιάζοντας πεπτίδια που προέρχονται από εξωκυτταρικές πρωτεΐνες [29]. CCL5 είναι μια χημειοτακτική κυτοκίνη διαδραματίζει ενεργό ρόλο στην πρόσληψη λευκοκυττάρων σε φλεγμονώδεις θέσεις [30]. AXL είναι ένας υποδοχέας κινάσης τυροσίνης που μετασχηματίζει σε ινοβλαστών και των αιμοποιητικών κυττάρων, και εμπλέκεται σε μεσεγχυματικά ανάπτυξη [31]. CXCL14 είναι ένα μικρό κυτοκίνη που ανήκει στην οικογένεια χημειοκίνης CXC. Αυτό το γονίδιο είναι χημειοτακτικό για μονοκύτταρα και μπορεί να ενεργοποιήσει αυτά τα κύτταρα με την παρουσία ενός φλεγμονώδους μεσολαβητή [32]. έκφραση CXCL14 μειώνεται ή απουσιάζει από τα περισσότερα καρκινικά κύτταρα [33]. Η ενότητα αυτή πιθανώς συνδέεται με μια άνοση απόκριση προκλήθηκε από διάφορες καταστάσεις όγκου. Τέτοιες επίμονες προ-καρκινικών ανοσοαποκρίσεων είναι γνωστό ότι ενισχύει την ανάπτυξη πρωτογενούς όγκου και κακοήθη πρόοδο.

MiR-142S εκφράζονται κατά προτίμηση σε αιματοποιητικούς ιστούς και η έκφραση τους ρυθμίζεται κατά την διάρκεια της αιματοποίησης, γεγονός που υποδηλώνει ένα ρόλο στην ανοσολογική διαφοροποίηση κυττάρων [34 ]. Ο παράγοντας μεταγραφής TCF12 προβλέπεται ως στόχος για miR-142-3p [35]. Σε προηγούμενη μελέτη, μία συνδυασμένη δόση των παραγόντων Ε2Α, Ε2-2 και TCF12 δείχθηκε να απαιτείται για τη φυσιολογική ανάπτυξη των Β-κυττάρων. Ακριβέστερα, TCF12 είναι σημαντική για την παραγωγή του φυσιολογικού αριθμού των προ-Β-κυττάρων [36]. Επειδή οι υπομονάδα 18 γονίδια εκφράζονται στην ανάπτυξη των Β-κυττάρων, η ρύθμιση της TCF12 με miR-142-3p μπορεί να είναι σημαντικό για τη διαδικασία αυτή. Επιπλέον βρήκαμε συντηρημένα μοτίβα πρόσδεσης για TCF12 για τα περισσότερα μονάδα 18 γονίδια (Data S1 αρχείο), υποδεικνύοντας ότι αυτός ο παράγοντας μεταγραφής θα μπορούσε να είναι σημαντικό για τη ρύθμιση τους. Όπως για τη μονάδα 29 και SRF, το προφίλ έκφρασης του TCF12 είναι εξαιρετικά αποκλίνουσες από τα προφίλ έκφρασης της ενότητας 18 γονιδίων, εξηγούν γιατί το γονίδιο αυτό δεν επιλέχθηκε ως γονίδιο μονάδα ή ρυθμιστής (τα δεδομένα δεν παρουσιάζονται).

ΜΙΚ 200A είναι ένας βασικός ρυθμιστής της μονάδας που εμπλέκονται σε επιθηλιακά

ομοιόσταση

ενότητα 25 αποτελείται από εννέα γονίδια (Σχήμα 2γ). SCNN1A (επίσης γνωστή ως ENaC) είναι η άλφα υπομονάδα της αμιλορίδης ευαίσθητων επιθηλιακών διαύλων νατρίου, που εκφράζεται σε πολλούς επιθηλιακούς ιστούς [37]. PRSS8 (προστασίνης) είναι ένα τρυψινογόνο που ρυθμίζει τη δραστηριότητα του επιθηλιακού διαύλου νατρίου [38]. FDXY3 είναι μια μικρή πρωτεΐνη μεμβράνης η οποία είναι εξαιρετικά μεταγράφεται σε ιστούς όπως η μήτρα, του στομάχου και του παχέος εντέρου, και μπορεί να λειτουργήσει ως ρυθμιστής διαύλου Na /K [39]. TACSTD1, το σχετιζόμενο με τον όγκο μετατροπέα σήματος ασβέστιο 1, λειτουργεί ως μόριο προσκόλλησης κυττάρου ασβέστιο-ανεξάρτητη [40]. Άλλα γονίδια όπως ATAD4 ή TMEM63A είναι trans-μεμβράνης πρωτεΐνες άγνωστης λειτουργίας. RAB25 είναι μια πρωτεΐνη σύνδεσης GTP μικρό. Οι πρωτεΐνες RAB εμπλακεί στη ρύθμιση της διακίνησης των κυστιδίων [41]. Η μονάδα κορυφή ρυθμιστής είναι miR-200a. Όσον αφορά τις άλλες ρυθμιστικές αρχές, PPP1R1B είναι μια φωσφοπρωτεϊνη ρυθμίζεται από ντοπαμίνη και cAMP, και είναι ένας αναστολέας της πρωτεϊνικής φωσφατάσης 1. Εκτός γνωστό της ρόλο στο κεντρικό νευρικό σύστημα, είναι ιδιαίτερα εκφράζεται σε μία ποικιλία επιθηλιακών ιστών, όπου θα μπορούσε παίζουν ρόλο στην σηματοδότηση των επιθηλιακών και ογκογένεση [42]. GPR30 είναι μία διαμεμβρανική G πρωτεΐνη υποδοχέα συζευγμένου οιστρογόνου [43], ενώ PTGER3 είναι ένα G-πρωτεΐνη υποδοχέα προσταγλανδίνης Ε2 που εμπλέκεται σε διάφορες φυσιολογικές διεργασίες και δείχθηκε να επηρεάσει ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις Ca ++ και cAMP [43]. ZNF157 είναι μία πρωτεΐνη δακτύλου ψευδαργύρου άγνωστης λειτουργίας, ενώ GNB3 και GNG5 είναι το G πρωτεΐνες υπομονάδες που εμπλέκονται σε μεταγωγή σήματος. Από τις λειτουργίες των γονιδίων αυτών, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος της ενότητας 25 γονίδια και οι ρυθμιστικές αρχές είναι πιθανόν εμπλέκονται στην ομοιόσταση του επιθηλίου, αν και δεν βρήκαμε καμία συγκεκριμένη κατηγορία GO εμπλουτίζεται για αυτήν την ενότητα. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι πολλά από αυτά τα γονίδια που σχετίζονται με την εξέλιξη του όγκου [40], [41], [44].

MiR-200A, η οποία επιλέχθηκε ως το καλύτερο υποψήφιο ρυθμιστή για τη μονάδα 25, είναι ένα μέλος μιας οικογένειας miRNA πέντε στενά συνδεδεμένη miRNAs (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-141 και miR-429). Πρόσφατες δημοσιεύσεις δείχνουν επιθηλιακά-ειδική έκφραση του miR-200a και miR-200b [45], [46]. Σχεδιάσαμε ένα σύνολο πειραμάτων για την επικύρωση του ρόλου του miR-200α ως ρυθμιστής της έκφρασης γονιδίων σε μονάδα 25. MiR-200A εισήχθη σε ένα ανθρώπινο de-διαφοροποιημένα επιθηλιακά μαστού καρκινική κυτταρική σειρά MDA-MB-231, που είναι γνωστό ότι εκφράζει έκτροπα χαμηλά επίπεδα miR-200a. Η έκφραση των γονιδίων έξι (

RAB25

,

IRF6, SCNN1A, PRSS8, ATAD4

,

TACSTD1

) από τις εννέα που ανήκουν στη μονάδα 25 παρακολουθήθηκε με τη χρήση RT-qPCR ( Σχήμα 3). Χωρίς εξαίρεση, οι έξι παρακολουθείται γονίδια δείχνουν σαφή ανοδική ρύθμιση κατά την εξωγενή έκφραση του miR-200a (Σχήμα 3α). Το αντίστροφο πείραμα, η αναστολή ορισμένων μελών της οικογένειας miR-200 (MIR-200Α, b, c) στα κύτταρα MDA-MB-231 χρησιμοποιώντας antagomirs, είχε ως αποτέλεσμα τη σημαντική προς τα κάτω ρύθμιση των τεσσάρων από τις πέντε δοκιμάστηκαν γονιδίων, (

SCNN1A

δεν είναι σημαντικά κάτω-ρυθμίζονται,

ATAD4

δεν εκφράζεται υπό κανονικές συνθήκες σε αυτή την κυτταρική γραμμή) (Σχήμα 3β). Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν σαφώς ότι miR-200A είναι ένας πυρήνας ρυθμιστής της ενότητας 25, πιθανότατα με άλλα μέλη της οικογένειας miR-200.

(α) ποσοτική PCR (RT qPCR) ανάλυση σε πραγματικό χρόνο της έκφρασης ενότητα 25 γονίδια

RAB25

,

IRF6, SCNN1A

,

PRSS8

,

ATAD4 και TACSTD1

και κατόπιν υπερ-έκφραση του miR-200a σε MDA- MD-231 (μέση ± τυπική απόκλιση). Ο γ-άξονας αντιπροσωπεύει τη σχετική αξία έκφραση mRNA. miR-1 χρησιμοποιήθηκε ως έλεγχος (Ctrl), δεδομένου ότι δεν είναι γνωστό να στοχεύσει οποιοδήποτε από τα παρακολουθείται γονιδίων (β) RT qPCR ανάλυση της σχετικής έκφρασης για τα γονίδια

RAB25

,

IRF6

,

SCNN1A

,

PRSS8

και

TACSTD1

στο MDA-MB-231 κύτταρα διεισδύσει με miR-200a, b, c antagomirs. Ο γ-άξονας αντιπροσωπεύει την σχετική αξία έκφραση mRNA (μέση τιμή ± τυπική απόκλιση). miR-1 χρησιμοποιήθηκε ως έλεγχος (Ctrl) (γ) RT qPCR ανάλυση των σχετικών επιπέδων έκφρασης της ενότητας 25 γονίδια

RAB25, IRF6, SCNN1A, PRSS8, ATAD4, TACSTD1, TMEM63A

και

FXYD3

σε MDA-MB-231 κύτταρα, όπου

ZEB1

καταρριφθεί. Η πρώτη barplot (μαύρο) δείχνει την αποτελεσματική καταστολή των

ZEB1

επίπεδα μετά την επιμόλυνση με το

ZEB1

συγκεκριμένες siRNA. Παρ = γονική κυτταρική καλλιέργεια, Mock = μακέτα επιμόλυνση, si-ZEB1 = επιμόλυνση με το ZEB1 ειδικό siRNA.

Η

Σε αυτή την ενότητα, παρατηρούμε και πάλι ένα σαφές θετικό πρότυπο συσχέτιση μεταξύ miR-200Α και τη μονάδα γονίδια έκφραση, γεγονός που υποδηλώνει μια έμμεση ρυθμιστική κύκλωμα μεταξύ miR-200Α και τη μονάδα 25 γονίδια (Σχήμα 2c και το Σχήμα 3Α και 3Β). Πρόσφατες πειραματικές εργασίες έδειξαν ότι τα μέλη της οικογένειας miR-200 στοχεύουν άμεσα η μεταγραφή παράγοντες ZEB1 και ZEB2 [47], [48], [49]. Αυτοί οι παράγοντες μεταγραφής είναι γνωστές ως μείζων μεταγραφικοί καταστολείς της διαφοροποίησης επιθηλιακών ενορχήστρωση επιθηλιακά μεσεγχυματικά μετάβαση (ΕΜΤ) [50]. EMT είναι μια διαδικασία που οδηγεί τα επιθηλιακά κύτταρα από ένα πολωμένο φαινότυπο σε μια ιδιαίτερα κινητικό, μη πολωμένο μεσεγχυματικά φαινότυπο και είναι γνωστό ότι υπάρχει στα επιθηλιακά καρκινώματα που δημιουργούν υψηλά κακοήθη καρκινικά κύτταρα. Οι παράγοντες μεταγραφής Zeb ήταν λειτουργικά συνδεδεμένα σε μέλη της οικογένειας miR-200 μέσω ενός διπλού αρνητικό βρόχο ανάδρασης, προωθώντας έτσι ΕΜΤ και την προσβολή καρκινικών [47], [51], [52]. Βρήκαμε συντηρημένα Zeb δεσμευτική μοτίβα για αρκετές ενότητα 25 γονίδια (Data S1 αρχείο), γεγονός που υποδηλώνει ότι οι παράγοντες Zeb θα μπορούσαν να είναι οι ενδιάμεσοι ρυθμιστές μεταξύ miR-200 και ενότητα 25 γονίδια. Για να ελεγχθεί αυτή η υπόθεση, έχουμε τα κάτω ρυθμισμένα τον παράγοντα μεταγραφής ZEB1 σε MDA-MD-231 κυττάρων με ένα ειδικό siRNA ενώ παρακολουθείται η έκφραση του οκτώ μονάδας 25 γονίδια (Σχήμα 3c). Όλα τα γονίδια δείχνουν μια ισχυρή μοτίβο πάνω ρύθμιση, με την εξαίρεση του γονιδίου RAB25 (Σχήμα 3c). Αυτά τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι ο παράγοντας ZEB1 είναι απαραίτητη για τη ρύθμιση της μονάδας 25 γονιδίων. Στο σύνολό τους, τα πειραματικά αποτελέσματα μας (Σχήμα 3) δείχνουν σαφώς την ύπαρξη ενός ρυθμιστικού αλυσίδα μεταξύ miR-200 και μονάδα 25 γονίδια μέσω του μεταγραφικού παράγοντα ZEB1 (Σχήμα 4). Καθώς και οι δύο miR-200 και ZEB1 παίζουν σημαντικό ρόλο στη EMT [47], [48], [49], [51], [52] υποθέτουμε ότι ενότητα 25 καταστολή θα μπορούσε να συμβάλει στην κακοήθη διαδικασία EMT σε καρκινικά κύτταρα.

MiR-200 γονίδια καταστείλει Zeb παράγοντες, οι οποίοι με τη σειρά τους καταστέλλουν την έκφραση της ενότητας 25 γονιδίων. Το φως κίτρινο υποδεικνύει γονίδια αποδίδεται ως ρυθμιστές, το πράσινο φως δείχνει γονίδια μονάδα, ενώ το πορτοκαλί φως δείχνει γονίδια δεν αποδίδεται ως ρυθμιστές, αλλά υποστηρίζεται από τη λογοτεχνία (έμμεση ρύθμιση). Αυτό το κανονιστικό πρότυπο υποστηρίζουν τη θετική συσχέτιση των προτύπων έκφρασης μεταξύ mir-200Α και ενότητα 25 γονίδια.

Η

Συζήτηση

miRNAs έχουν προκύψει αρκετά πρόσφατα ως ένα νέο και σημαντικό στρώμα του κανονισμού. Οι περισσότερες από τις μελέτες μέχρι τώρα έχουν επικεντρωθεί στην εξακρίβωση της ταυτότητάς τους και για την ανίχνευση των στόχων τους. Διάφορες πειραματικές μελέτες έχουν δείξει ότι τουλάχιστον κάποια από αυτά παίζουν ρόλους κλειδιά σε διάφορα αναπτυξιακά και κυτταρικών οδών. Ενσωμάτωση miRNAs στο δίκτυο ρύθμισης εκ τούτου, είναι θεμελιώδους σημασίας και θα πρέπει ιδανικά να γίνεται λαμβάνοντας υπόψη τα άλλα είδη ρυθμιστικών μορίων. Μέχρι στιγμής, λίγες μελέτες έχουν προτείνει ένα υπολογιστικό στρατηγική να συναχθεί miRNA μεσολάβηση δίκτυα μονάδα [14], [15], [16]. Αυτά βασίστηκαν κυρίως στην πρόβλεψη στόχων των miRNAs, ή σε ένα συνδυασμό πρόβλεψη στόχου και δεδομένα έκφρασης. Έχουμε εφαρμόσει μια ισχυρή και αμερόληπτη αλγόριθμο συμπέρασμα δικτύου ενότητας με καρκίνο που σχετίζονται με το σύνολο δεδομένων έκφραση και των δύο mRNAs και miRNAs. Στην προσέγγισή μας, miRNAs θεωρήθηκαν ως υποψήφιος ρυθμιστικές αρχές, μαζί με άλλους τύπους των ρυθμιστικών αρχών, όπως παράγοντες μεταγραφής και μετατροπείς σήματος. Ακόμη και μετά την εφαρμογή αυστηρών αποκοπής, αρκετές miRNAs κρατήθηκαν ως υψηλή βαθμολογία, στατιστικά σημαντική υποψήφιος ρυθμιστικών αρχών για τις διάφορες ενότητες. Μέσα από μια σε βάθος ανάλυση των τριών αυτών μονάδων, δείξαμε ότι η ανάθεση συγκεκριμένων miRNAs ως ρυθμιστές υποστηρίζεται από διάφορες εξωτερικές πηγές και είναι λειτουργικά συνεκτική. Επιπλέον, θα μπορούσε να δείξει πειραματικά ότι ένα miRNA, αποδίδεται ως ο καλύτερος ρυθμιστής, είναι πράγματι ένας βασικός ρυθμιστής για την έκφραση γονιδίων μονάδα. Ο αριθμός των miRNAs εκχωρηθεί σε αυτή τη μελέτη (10) μπορεί να φαίνεται μάλλον μέτρια, αλλά αυτός ο αριθμός πρέπει να αξιολογείται σε σχέση με τον συνολικό αριθμό των miRNAs για τις οποίες μετρήθηκε η έκφραση στα δείγματα (124). Ο λόγος αποδίδεται ανά συνολικός αριθμός των miRNAs είναι ίση με το 8%, ενώ η ίδια τιμή αναλογία είναι 15% για τα σύνολο παραγόντων μεταγραφής καθώς και μετατροπείς σήματος (284/1841). Οι δύο τιμές λόγος είναι συγκρίσιμα και, επομένως, μπορούμε εύλογα να αναμένουμε μια αύξηση του αριθμού των miRNAs αποδίδεται όταν μια αύξηση της κάλυψης του τοπίου έκφρασης miRNome θα είναι διαθέσιμες.

Ωστόσο, όπως και με άλλες παρόμοιες μεθόδους, προσοχή πρέπει να που λαμβάνονται για την ερμηνεία της συναχθεί ρυθμιστικό μοντέλο. Ειδικότερα, η συσχέτιση της έκφρασης του γονιδίου μπορεί να μην υποδεικνύει πάντοτε μια άμεση αλληλεπίδραση. Πράγματι, για τις τρεις ενότητες που έχουν ερευνηθεί λεπτομερώς, έχουμε βρει μια έμμεση οδός ρύθμιση μεταξύ του ρυθμιστή και τα γονίδια της μονάδας. Επιπλέον, καμία από αυτές τις έμμεσες γονιδίων ρυθμιστή είχαν ανατεθεί από τον αλγόριθμο στο πρόγραμμα ρύθμισης ή ακόμη και συγκεντρωμένα μαζί με τα γονίδια της μονάδας. Όπως θα μπορούσαμε να δείξουμε για τη μονάδα 29 και του μεταγραφικού παράγοντα SRF, ο λόγος είναι επειδή εκείνοι έμμεση ρυθμιστές προφίλ έκφρασης διαφέρουν σημαντικά από εκείνες των γονιδίων ενότητας. Διάφορους λόγους μπορεί να εξηγήσει αυτή τη διαφορά, για παράδειγμα, η ρύθμιση θα μπορούσε να συμβεί σε επίπεδο μετα-μεταγραφικό, ή θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα της μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Έμμεση ρυθμιστικές αρχές θα μπορούσαν φυσικά να περιπλέξουν την ερμηνεία των αποτελεσμάτων, αλλά θα πρέπει να αναμένονται, ειδικά σε ανώτερους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, όπου οι ρυθμιστικές δίκτυα αναμένεται να είναι πιο σύνθετη [53].

Στο σύνολό τους, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η νέα γνώσεις μπορεί να αποκτηθεί από μια ισχυρή ανάλυση του δικτύου ενότητας των δεδομένων έκφρασης των miRNAs και mRNA και υποστηρίζουν την άποψη ότι τουλάχιστον μερικοί miRNAs έχουν βασικούς ρυθμιστικούς ρόλους σε σημαντικές κυτταρικές διαδικασίες. Η προσέγγισή μας έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι παρέχει άμεση θέα της μετα-μεταγραφικής τροποποιήσεις μέσω της ενσωμάτωσης των miRNAs, όπου η έκφραση του mRNA από μόνη της δεν μπορεί να είναι αρκετό για να αποκαλύψει την ύπαρξη ρυθμιστικών αλληλεπιδράσεων. Και οι τρεις ενότητες για τις οποίες κάναμε μια λεπτομερή ανάλυση στην παρούσα μελέτη έχουν το καθένα ένα συνεκτικό σύνολο γονιδίων, που εμπλέκονται στην ίδια διαδικασία και τη λειτουργία. Επιπλέον, συνδέοντας miRNAs σε συνεκτικές ενότητες, πιστεύουμε ότι αυτή η προσέγγιση μπορεί να συμβάλει στη διαλεύκανση της λειτουργίας των miRNAs και θα μπορούσε αποτελεσματικά οδηγείτε πειραματική εργασία προς την κατεύθυνση της αναγνώρισης των βασικών ρυθμιστικών συστατικών σε διάφορες διεργασίες. Με την ταχεία διάδοση των διαφόρων τεχνικών για τη μέτρηση με μεγάλη ακρίβεια τα επίπεδα έκφρασης για εκατοντάδες miRNAs, και η συνακόλουθη διαθεσιμότητα των δεδομένων έκφρασης mRNA, αυτό θα είναι ιδιαίτερα ελκυστική για την εφαρμογή υπολογιστικών στρατηγικές όπως αυτή που περιγράφουμε εδώ για να διευρύνει τις γνώσεις μας για την παγκόσμια ρυθμιστικά δίκτυα.

Υλικά και Μέθοδοι

σύνολα δεδομένων έκφραση

Χρησιμοποιήσαμε ένα κανονικοποιημένα δεδομένα έκφρασης του καρκίνου που προηγουμένως δημοσιευθεί [13]. Πραγματοποιήσαμε πρόσθετα βήματα φιλτραρίσματος για να βελτιωθεί η ποιότητα του συνόλου των δεδομένων εισόδου. Probesets χωρίς γνωστή Ensembl αναγνωριστικά γονίδιο απορρίφθηκαν, καθώς και miRNA ακολουθίες που δεν σχολιάστηκαν ως ανθρώπινα miRNAs στην πιο πρόσφατη έκδοση miRBase [3]. Η τελική μήτρα δεδομένων που περιέχονται 11.833 γονίδια και 124 miRNAs, για τις οποίες μετρήθηκε η έκφραση σε όλη 89 δείγματα που καλύπτουν 11 διαφορετικές κατηγορίες των όγκων.

συμπέρασμα δίκτυο Ενότητα

Χρησιμοποιήσαμε τον αλγόριθμο LeMoNe να συναχθεί το δίκτυο της μονάδας [11], [12], [54]. Σε ένα πρώτο βήμα, ο αλγόριθμος ψάχνει για ένα διαμέρισμα γονιδίων σε συστάδες συν-εκφρασμένων γονιδίων. Σε ένα δεύτερο στάδιο, ο αλγόριθμος καθορίζει ένα ρυθμιστικό πρόγραμμα (ένα σύνολο γονιδίων ρυθμιστή) για κάθε συστάδα.