eRNA與Super Enhancer RNA在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中扮演的角色

增強子是真核生物中關(guān)鍵的順式作用基因調(diào)控元件，能有效地促進基因表達。它們可以通過作為轉(zhuǎn)錄因子和輔助因子的結(jié)合平臺來維持轉(zhuǎn)錄的精確控制。超級增強子是由一簇典型增強子串聯(lián)組成的具有更強轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力的順式元件。而全基因組分析發(fā)現(xiàn)增強子和超級增強子可以普遍進行轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生eRNA和SE-lncRNA。它們都具有組織表達特異性，而且在影響增強子活性和其他不同機制來調(diào)控著基因表達。

這兩年eRNA和SE-lncRNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用越來越受到關(guān)注，而其在不同生理或疾病狀態(tài)下調(diào)控作用和機制研究開展的還比較少。我們來通過這篇文章的工作了解下在前列腺癌中，利用非編碼RNA芯片和生物信息學(xué)手段（上海生物芯片有限公司完成ceRNA芯片實驗和生物信息分析工作，并作為第一作者和共同通訊作者），怎樣篩選前列腺癌特異eRNA和SE-lncRNA，并預(yù)測它們潛在轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制和臨床應(yīng)用方向吧。

前列腺癌(Prostate cancer ，PCA)是世界范圍內(nèi)男性最常見的癌癥之一。目前前列腺癌特異性表達的eRNA和SE-lncRNA還沒有被廣泛篩選，其作用機制也亟待研究，這有助于闡明前列腺癌發(fā)生、發(fā)展的分子機制。文章首先利用 SBC ceRNA芯片對三對前列腺癌與癌旁樣本進行了eRNA、 SE-lncRNA和mRNA表達譜分析，鑒定得到差異表達的681個eRNA和292個SE-lncRNA。并對不同實驗下鑒定的活性增強子轉(zhuǎn)錄eRNA進行了分析，發(fā)現(xiàn)不同實驗鑒定的活性增強子轉(zhuǎn)錄eRNA整體表達沒有差異，但STARR-seq鑒定的開放與關(guān)閉增強子轉(zhuǎn)錄eRNA 的整體表達有明顯差異。而SE-lncRNAs的整體表達略高于eRNAs。

圖2:(a) STARR-seq在LNCap細胞系鑒定的開放與關(guān)閉增強子區(qū)eRNA表達值箱線圖；
(b)SE-lncRNA與eRNA表達值箱線圖

接下來對芯片結(jié)果進行了驗證，首先利用TCGA數(shù)據(jù)庫中前列腺癌數(shù)據(jù)對結(jié)果進行驗證，又利用實時熒光定量PCR的方法對已知前列腺癌相關(guān)基因和差異表達eRNA進行驗證，均與芯片結(jié)果吻合。

那么這些eRNA和SE-lncRNA有哪些生物學(xué)功能呢？從幾百個eRNA和SE-lncRNA如何著手展開研究呢？千萬別忘記生物信息學(xué)手段哦。目前的研究發(fā)現(xiàn)eRNA主要起到順式調(diào)控作用，那么首先預(yù)測eRNA的順式潛在靶基因，eRNA靶基因富集分析發(fā)現(xiàn)主要參與通路都與腫瘤相關(guān)，GO功能主要富集到炎癥、細胞黏附、凋亡等，還發(fā)現(xiàn)這其中有17個靶基因為已知的前列腺癌相關(guān)基因。

eRNA可能參與增強子-啟動子環(huán)維持或招募特定轉(zhuǎn)錄因子，那么可以通過預(yù)測eRNA相關(guān)增強子、靶基因啟動子的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合， eRNA相關(guān)增強子與eRNA靶基因啟動子如果具有相同的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，并且實驗數(shù)據(jù)證明增強子和啟動子具有DNA交互，即認為此eRNA參與了其相關(guān)增強子與靶基因啟動子環(huán)維持或參與招募此轉(zhuǎn)錄因子。共挖掘到34個enhancer(eRNA)-轉(zhuǎn)錄因子-靶基因關(guān)系對，并對此建立eRNA參與的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。又利用CTCF CHIP-seq數(shù)據(jù)與enhancer(eRNA)- 轉(zhuǎn)錄因子-靶基因關(guān)系對整合，預(yù)測出部分CTCF介導(dǎo)的調(diào)控機制。本文通過一系列數(shù)據(jù)挖掘為eRNA和SE-lncRNA在前列腺癌分子機制中的作用奠定基礎(chǔ)并預(yù)測出潛在調(diào)控方向，同時也為發(fā)展前列腺癌的醫(yī)療和治療提供了一個新的視角。

圖3:(a)差異表達eRNA與其靶基因熱圖

圖4:eRNA參與的增強子-轉(zhuǎn)錄因子-靶基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)