基因间长非编码RNA在肺腺癌中的基因调控机制

• 作 者: 周游
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 肺腺癌 基因间长非编码核糖核酸 赖氨酸泛素化 赖氨酸乙酰化 基因调控 增量特征

本文从以下几个方面展开论述：　　第一部分 基因间长非编码RNA在肺腺癌中的基因调控机制　　虽然基因间长非编码RNA（large intergenic noncoding RNA，lincRNA）在细胞各种生命活动中的功能已被越来越熟知，但它们在肿瘤中的作用仍然不甚清楚。本研究中，我们利用肺腺癌和癌旁组织的转录组测序数据试图解释lincRNA在肿瘤中的基因调控机制。与之前研究一致，lincRNA与相邻蛋白编码基因共表达，其共表达程度与两个相邻的蛋白编码基因类似，并且这个现象在癌和癌旁组织都存在。基于基因相关性表达的数学模型，我们鉴定出一类参与基因表达调控的lincRNA，并把它们称为“调节型lincRNA”。我们发现在肺腺癌组织中这类lincRNA的数量明显高于癌旁组织，而且大部分调节型lincRNA通过反式作用调控蛋白编码基因。利用基因敲除手段我们验证了一个名为GAS5的调节型lincRNA，实验结果显示它在肺腺癌细胞系A549中调控预测的靶基因CPS1和AKR1C2，而在正常肺成纤维细胞BEAS-2B中并不参与基因调控。此外，我们发现了成百个差异表达的调节型lincRNA，其中包括一些已报道的与肿瘤相关的lincRNA。综上所述，我们的研究发现与癌旁相比，lincRNA在肺腺癌中发挥更强的基因调控功能，并且鉴定出的调节型lincRNA可以作为潜在的分子标记物和临床靶标，为进一步揭示非编码RNA在肺腺癌中基因调控机制提供新的理论基础。　　第二部分 运用特征筛选的方法区分赖氨酸乙酰化和赖氨酸泛素化　　赖氨酸乙酰化和泛素化是大多数真核生物两种主要的翻译后修饰(post-translational modifications，PTMs)方式。赖氨酸作为这两种修饰的底物，被修饰后在细胞中发挥不同的功能。随着越来越多的蛋白质序列和翻译后修饰数据变得容易获取，区分赖氨酸的这两种修饰也变得越来越具有挑战性。然而，实验手段通常既耗时又耗力，因此亟需计算的方法来区分赖氨酸乙酰化和泛素化。在本研究中，我们发明了一种新的方法，叫做DAUFSA(distinguish between lysineacetylation and lysine ubiquitination with feature selection and analysis)来区分泛素化和乙酰化的赖氨酸。该方法整合了几种不同种类的特征，包括PSSM保守分数、氨基酸因子、二级结构、可溶性和无序分数。利用基于最小冗余最大相关(maximum relevance minimum redundancy, mRMR)的特征筛选和增量特征选择(incremental feature selection，IFS)算法，我们最终筛选出了290个特征。使用基于dagging的分类器对这些特征进行评估，发现分类准确度高达69.53％，MCC值为0.3853。进一步分析这些特征发现PSSM保守分数和氨基酸因子在区分赖氨酸泛素化和乙酰化中占据最重要地位。结果同样也支持之前的发现，即这两种修饰采用不同的基序。本研究中找出的这些特征值得后续深入的实验验证和探究。