怎么从生信的免费数据库中挖取LncRNA研究线索？

2017-03-13巴傲得科研顾问

解读原文为：LincRNAFEZF1-AS1 represses p21 expression to promote gastric cancer proliferation through LSD1-Mediated H3K4me2 demethylation （Liu et al. Molecular Cancer (2017)  DOI 10.1186/s12943-017-0588-9 ）

一句话解释：组蛋白修饰有啥用？

基因转录发生的第一步是染色质从紧密变为松散，即染色质的开放程度提高，这样后续的转录因子才能结合到DNA上，而组蛋白修饰就是调控染色质松紧的关键因素。

LncRNA在转录前、过程中和结束后的作用是？

转录前：在DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、基因印记等表观遗传调控中发挥作用。

转录中：转录通过与蛋白编码基因碱基互补配对，掩盖启动子等区域，或者通过抑制RNA聚合酶Ⅱ活性、介导染色质重塑、组蛋白修饰的方式干扰下游基因的转录表达； 通过与蛋白编码基因转录物形成互补链，影响mRNA活性，或是作为miRNA的前体分子转录，从而影响miRNA的表达。

转录后：与特定的蛋白质结合形成核酸蛋白复合体，改变蛋白质的细胞定位以调节其活性。

文章概述：

作者报道了一条长度为2564bp长度的lncRNA FEZF1-AS1，该分子在胃癌中是高表达的，并且跟临床预后相关。ChIP实验表明去甲基化酶LSD1能直接结合到P21启动子区。通过RIP、RNA-pulldown实验证实FEZF1-AS1通过LSD1提升组蛋白去甲基化作用，表观抑制P21蛋白的表达。

下面我们来分析一下文章的思路：

1、作者是怎么找到这条LncRNA的？

作者通过GEO（GEO是个公开的芯片数据库，可以免费下载数据）下载的芯片数据，以及lncrnamap在线数据库（同样可以免费下载数据），分析了胃癌及癌旁样本中差异表达lncRNA，发现肿瘤样本中FEZF1-AS1的表达在两组数据库中均显著上升，且上调倍数最高，并且通过小样本量验证，表达差异结果与数据库非常一致。同时，通过ROC曲线数据表明，在胃癌中FEZF1-AS1可作为一个潜在的标志物。

左侧是典型的热图，右侧是典型的高低表达的分析图。

最右侧是生存曲线图。

也就是说，作者是从公开的免费数据库中发现这条线索的，这是不是对我们大家的实验研究很有启发呢？

2、通过体外实验验证FEZF1-AS1的功能

敲减FEZF1-AS1能抑制胃癌细胞的增殖、克隆形成，过表达FEZF1-AS1则能提升胃癌细胞的生长。小鼠成瘤实验表明，干扰掉FEZF1-AS1能抑制肿瘤的生长。实验表明FEZF1-AS1具有非常强的致瘤性，以及促进胃癌的生长。

流式细胞实验结果表明：在胃癌细胞中FEZF1-AS1通过诱导细胞周期进程，从而促进细胞增殖，抑制细胞凋亡。

3、FEZF1-AS1调控细胞进程，怎么富集基因呢，又有一个生物信息学工具GSEA！

通过GESA基因富集分析GEO53137胃癌病人的基因特征数据，对比FEZF1-AS1高或低表达病人的差异基因，发现FEZF1-AS1调控的基因跟细胞周期进程相关。

P21是P53下游的靶基因，通过抑制周期素依赖激酶CDKs复合物活性，协调细胞周期、DNA复制与修复之间的关系，从而将肿瘤抑制作用与细胞周期控制过程紧密相连。p21基因的发现、克隆及其在细胞周期控制与肿瘤发生中有重要作用。

4、FEZF1-AS1的调控机制

通过UCSC Genome Browser(又是一个生物信息学工具！免费的！)查看组蛋白修饰轨道，发现P21启动子区有大量的H3K4me2。由于lncRNA的功能很大程度上跟其定位有密切的关联，作者发现FEZF1-AS1主要定位于细胞核，因此FEZF1-AS1很可能存在转录调控的功能。

通过RIP、RNA pulldown发现FEZF1-AS1能与LSD1结合。

5、胃癌细胞中FEZF1-AS1上调表达的原因

这里作者加了一部分上游内容。通过JASPAR预测了FEZF1-AS1启动子结合的蛋白，发现预测SP-1与FEZF1-AS1启动子区有结合位点。

实验确定，SP-1能调控FEZF1-AS1的表达，并且ChIP实验证明SP-1与FEZF1-AS1基因启动子区结合。

是不是熟悉的配方？熟悉的味道？从海量的免费生物信息学数据中找到研究线索，可能成就一篇好文章！学好生物信息学，走遍天下都不怕！

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