手足口病特异性微小RNA-143靶基因预测和生物信息学分析

手足口病特异性微小RNA-143靶基因预测和生物信息学分析

潘红波1黄璐2陆玉坤1党裔武1陈罡1（通讯作

潘红波1黄璐2陆玉坤1党裔武1陈罡1（通讯作者）罗殿中1刘江华1廖龑1

（1广西医科大学第一附属医院病理科广西南宁530021）

（2广西金桂司法鉴定中心广西南宁530022）

【摘要】目的：通过对手足口病特异性微小RNA-143(miR-143)潜在靶基因预测及生物学分析，探究其在手足口病发生中可能的机制。方法：应用多个的靶基因预测软件搜集miR-143潜在靶基因，取预测结果的交集进一步进行基因功能注释(Geneontology,GO)和生物通路富集分析(Pathwayenrichment)。结果：miRBase、miRDB、RNA22、Targetscan、miRNA.org、TarBase、Targetminer、miRTarBase共7个靶基因预测软件中取1160个交集后的基因，GO分析及KEGG分析发现miR-143靶基因功能主要富集于MAPK信号通路、Wnt信号转导通路、癌症相关的信号通路等信号通路中及在调节细胞进程、蛋白装配、核酸结合等生物学功能中发挥作用。结论miR-143可能通过调节不同的靶基因及信号通路在手足口病中发挥作用，具体分子机制尚待进一步实验证实。

【关键词】手足口病；miR-143；miRNA；靶基因；生物信息学

【中图分类号】R726【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2016）18-0239-02

微小RNA（microRNA，miRNA）为一类非编码的单链小分子RNA，通过与其靶基因mRNA互补结合发挥广泛的调节作用，包括生长发育、病毒防御、造血、器官形成、细胞增殖和凋亡等。miR-143首先在小鼠细胞中被检测出，随后也在人类细胞中查出miR-143的表达。Cui等[1]的研究发现，miR-143在由肠道病毒和柯萨奇病毒引起的手足口病中特异性表达上调，且在柯萨奇病毒感染所致的手足口病中表达更为显著，有可能作为检测手足口病感染的重要分子靶标。但miR-143在手足口病中的潜在机制未见报道，鉴于miRNA可通过靶向多个靶基因而发挥具体生物学作用，本研究利用生物信息学方法通过BINGO软件和DAVID数据库对miR-143预测靶基因集合进行GO富集分析和生物通路富集分析，探讨miR-143在手足口病中可能发挥作用的分子机制及参与的生物学通路。

1.方法

1.1miR-143靶基因搜集

从miRBase、miRDB、RNA22、Targetscan、miRNA.org、TarBase、Targetminer、miRTarBase共7个靶基因预测软件中搜集所有miR-143的靶基因，取4个软件均出现的基因作为交集，共获得1160个靶基因进行进一步分析。

1.2GO分析

使用Cytoscape（http://www.cytoscape.org/）的插件BINGO，实现对基因的GO注释层次分类和富集分析等功能。对已导入的靶基因集合进行分子功能、生物学功能和细胞组分的分析，在显著性分析（P<0.05）条件下通过Cytoscape图形界面作图获得相应的分类层次网络图。

1.3KEGG通路分析

使用DAVID数据库（https://david.ncifcrf.gov/）对已导入的靶基因集合进行KEGG信号传导通路富集分析，通过软件附带的FisherExactTest计算P值，P<0.05代表所得差异具有统计学意义。

2.结果

2.1BINGO的GO分析结果

miR-143靶基因集合主要富集在生物调节、调节细胞进程、细胞代谢等生物学过程中及蛋白装配、离子结合、核酸结合等分子功能上（图1，图2）。

3.讨论

MiRNA是真核生物体内存在的一类对基因转录后水平调控的非编码单链小分子RNA，调控着人类近三分之一基因的功能，几乎参与一切重要的生命活动。手足口病是一类严重的传染病，主要由人肠道病毒71型与柯萨奇病毒引起，在多个国家和地区出现流行，5岁以下儿童是高危人群；临床上以手、足、口等部位疱疹为主要特点，多数患儿在感染后7天左右痊愈，少数患儿则可能发展为重症手足口病，常因脑干脑炎、心衰及肺水肿而死亡，我国重症手足口病病例多为EV71感染。重症手足口病发病急，临床缺少特异性靶标辅助诊断。Cui等[1]使用miRNA芯片技术检测了手足口病患儿血清中的miRNA表达谱改变，发现miR-148a,miR-143,miR-324-3p,miR-628-3p,miR-140-5p,andmiR-362-3p可协助手足口病的诊断，并且ROC曲线下面积（areaundercurve，AUC)为0.828到0.934，诊断效力较高。同时，miR-143在柯萨奇病毒16感染者中表达更高，并具有特异性。但miR-143在手足口病中的发病具体分子机制未见报道，本研究利用对所搜集的miR-143靶基因进行功能富集分析和信号传导通路分析，发现miR-143功能主要富集于调节细胞进程、蛋白装配、核酸结合及MAPK信号通路、Wnt信号转导通路、癌症相关的信号通路等信号通路中。综合分析，miR-143极有可能参与了手足口病中细胞的蛋白装配和核酸结合等生物学过程，但miR-143与柯萨奇病毒16及手足口病的关系以及分子机制仍需作进一步实验研究。

【参考文献】

[1]CuiL,QiY,LiH,etal.SerummicroRNAexpressionprofiledistinguishesenterovirus71andcoxsackievirus16infectionsinpatientswithhand-foot-and-mouthdisease.PLoSOne.2011;6(11):e27071.

基金项目：广西医疗卫生重点科研课题（2011097），广西自然科学基金（2013GXNSFAA019157）