アステノゾ精子症のロングノンコーディングRNAとmRNAのRNAシーケンスとバイオインフォマティクス解析

RNA-sequencing and bioinformatics analysis of long noncoding RNAs and mRNAs in the asthenozoospermia.

• Hui Lu
• Dongchuan Xu
• Ping Wang
• Wenye Sun
• Xinhuai Xue
• Yuxin Hu
• Chunli Xie
• Yanlin Ma

抄録

無所性精子症は、ヒト男性不妊症の主な原因の一つである。ロングノンコーディングRNA（lncRNA）は精子形成過程において重要な役割を果たしている。本研究では、無精子症と関連した複雑な制御ネットワークを調べることを目的としている。無所性精子症精漿エキソソームにおけるlncRNAの発現プロファイルをRNAシーケンスにより解析し、Gene Ontology（GO）とKyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）の経路解析とDO（Disease Ontology）のエンリッチメント解析により、差異発現遺伝子（DEGs）の機能を解析した。lncRNAとmRNAの相関係数の算出にはピアソンの相関検定を用いた。さらに、バイオインフォマティクスを用いて、lncRNA-miRNA-mRNA共発現ネットワークを構築した。共発現解析の結果、シス制御された相関関係にあるlncRNA-mRNAを同定した。また、同定された5つのDElncRNAの塩基配列を定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（qRT-PCR）で確認したところ、4228個の有意なDEGRNAを同定した。その結果、無精子症群と健常者群の間で有意なDEGが4228個、既知のDElncRNAが995個、DEmRNAが2338個、新規のDElncRNAが11,706個同定された。GOおよびKEGG解析の結果、DEGは主に代謝、転写、リボソームおよびチャネル活性に関連していた。相関解析により、254,981個のlncRNA-mRNA対の正の相関が認められた。詳細なlncRNA-miRNA-mRNA制御ネットワークには、11個のlncRNA、35個のmiRNA、59個のmRNAが含まれていた。共発現解析の結果、7組のシス制御されたlncRNA-mRNAの相関ペアを同定した。さらに、qRT-PCR解析により、我々のシークエンス結果を確認した。本研究により、無精子症におけるlncRNA-mRNA-miRNA制御ネットワークが構築されました。本研究の結果は、今後の無精子症の分子機構の解明に向けて、重要なlncRNAの一群を提供するものと考えられます。

Asthenozoospermia is one of the major causes of human male infertility. Long noncoding RNAs (lncRNAs) play critical roles in the spermatogenesis processes. The present study aims to investigate the intricate regulatory network associated with asthenozoospermia. The lncRNAs expression profile was analyzed in the asthenozoospermia seminal plasma exosomes by RNA-sequencing, and the functions of differentially expressed genes (DEGs) were analyzed by Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway and DO (Disease Ontology) enrichment analyses. Pearson's correlation test was utilized to calculate the correlation coefficients between lncRNA and mRNAs. Moreover, the lncRNA-miRNA-mRNA co-expression network was constructed with bioinformatics. From the co-expression analyses, we identified the cis regulated correlation pairs lncRNA-mRNA. To confirm sequencing results with five of the identified DElncRNAs were verified with quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). We identified 4228 significantly DEGs, 995 known DElncRNAs, 2338 DEmRNAs and 11,706 novel DElncRNAs between asthenozoospermia and normal group. GO and KEGG analyses showed that the DEGs were mainly associated with metabolism, transcription, ribosome and channel activity. We found 254,981 positive correlations lncRNA-mRNA pairs through correlation analysis. The detailed lncRNA-miRNA-mRNA regulatory network included 11 lncRNAs, 35 miRNAs and 59 mRNAs. From the co-expression analyses, we identified 7 cis-regulated correlation pairs lncRNA-mRNA. Additionally, the qRT-PCR analysis confirmed our sequencing results. Our study constructed the lncRNA-mRNA-miRNA regulation networks in asthenozoospermia. Therefore, the study findings provide a set of pivotal lncRNAs for future investigation into the molecular mechanisms of asthenozoospermia.

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