統合バイオインフォマティクス解析による食道癌におけるKHSRP制御RNAの同定

Identification of KHSRP-Regulated RNAs in Esophagus Cancer by Integrated Bioinformatics Analysis.

• Ling Chen
• Tiejun Zhao

抄録

本研究の目的は、KH型スプライシング制御タンパク質（KHSRP）のノックダウンにより、食道がんに関与するロングノンコーディングRNA（lncRNA）、マイクロRNA（miRNA）、mRNAを含むキー分子を同定することである。 Gene Expression OmnibusデータベースからGSE99422とGSE99423を抽出した。miRNA、lncRNA、mRNAの異なる発現解析を行った後、lncRNAs-mRNAs相互作用を求めた。その後、タンパク質-タンパク質相互作用（PPI）ネットワークおよびモジュール解析を行い、異なる発現を持つmRNA（DEmRNAs）について解析を行った。miRWalkツールとDIANA-LncBaseツールを組み合わせることで、DEmRNAとDEmRNA/ElncRNAとの間の制御関係を予測することができた。最後に、Cytoscapeソフトウェアを用いてmRNA-miRNA-lncRNA制御ネットワークを構築した。最後に、Gene Expression Profiling Interactive Analysis GEPIA（遺伝子発現プロファイリングインタラクティブ解析）データベースを用いて、キーとなる遺伝子を検証した。 その結果、2,027個のDEmiRNA、3,480個のDElncRNA、18,293個のDEmRNAがスクリーニングされた。PPIネットワークには399のノードと1671の相互作用ペアが含まれ、2つの機能モデル（クラスター1とクラスター2）が別々に同定された。クラスター１では、主に核分裂の機能に富むハブであった。次に、２０個のmiRNA、６６個のlncRNA、２０２個のmRNAからなる競合内因性RNA（ceRNA）ネットワークを構築した。ここで、ncRNA RP11-159D12.2は、hsa-miR-4430と競合的に結合して食道癌の発現を制御するceRNAとして機能している可能性があることがわかった。また、腫瘍組織では正常対照と比較して遺伝子の発現が上昇していた。また、相関解析の結果、主要な遺伝子（および）はKHSRPと正の相関があることが確認された。また、食道癌の発症には、KHSRP、hsa-miR-4430、ncRNA RP11-159D12.2が関係している可能性があることが示唆された。

The objective of this study was to identify key molecules that included long noncoding RNAs (lncRNAs), microRNAs (miRNAs), and mRNAs involved in esophagus cancer with KH-type splicing regulatory protein (KHSRP) knockdown. GSE99422 and GSE99423 from Gene Expression Omnibus database were extracted. After differentially expressed analysis of miRNAs, lncRNAs, and mRNAs, the lncRNAs-mRNAs interaction was obtained. Then the protein-protein interaction (PPI) network and module analyses were performed for differentially expressed mRNAs (DEmRNAs). Combined with miRWalk tool and DIANA-LncBase tool, regulating relationship between differentially expressed miRNAs (DEmiRNAs) and DEmRNAs/DElncRNAs were predicted. Finally, mRNA-miRNA-lncRNA regulatory network construction was established by Cytoscape software. Finally, the key genes were validated based on the Gene Expression Profiling Interactive Analysis GEPIA) database. Totally, 2,027 DEmiRNAs, 3,480 DElncRNAs, and 18,293 DEmRNAs were screened. The PPI network included 399 nodes and 1671 interaction pairs, and two function models (Cluster 1 and Cluster 2) were separately identified. The was a hub in the Cluster 1, which mainly enriched in the function of nuclear division. Then the competing endogenous RNA (ceRNA) network was constructed with 20 miRNAs, 66 lncRNA, and 202 mRNA. Here, lncRNA RP11-159D12.2 might function as a ceRNA in regulating expression of esophagus cancer through competitively binding to hsa-miR-4430. was mainly enriched in the function of mitotic nuclear division. Besides, the expression of and genes was upregulated in tumor tissues compared with normal controls. Also, the correlation analysis showed that the key genes ( and ) were validated to be positively correlated with KHSRP. , , hsa-miR-4430, and lncRNA RP11-159D12.2 were likely to be associated with esophagus cancer development.