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

增強(qiáng)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(jìn)基因表達(dá)。它們可以通過(guò)作為轉(zhuǎn)錄因子和輔助因子的結(jié)合平臺(tái)來(lái)維持轉(zhuǎn)錄的精確控制。超級(jí)增強(qiáng)子是由一簇典型增強(qiáng)子串聯(lián)組成的具有更強(qiáng)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(qiáng)子和超級(jí)增強(qiáng)子可以普遍進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生eRNA和SE-lncRNA。它們都具有組織表達(dá)特異性，而且在影響增強(qiáng)子活性和其他不同機(jī)制來(lái)調(diào)控著基因表達(dá)。

這兩年eRNA和SE-lncRNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用越來(lái)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(jī)制研究開展的還比較少。我們來(lái)通過(guò)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(shí)驗(yàn)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(cè)它們潛在轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)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(dá)的eRNA和SE-lncRNA還沒(méi)有被廣泛篩選，其作用機(jī)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(jī)制。文章首先利用 SBC ceRNA芯片對(duì)三對(duì)前列腺癌與癌旁樣本進(jìn)行了eRNA、 SE-lncRNA和mRNA表達(dá)譜分析，鑒定得到差異表達(dá)的681個(gè)eRNA和292個(gè)SE-lncRNA。并對(duì)不同實(shí)驗(yàn)下鑒定的活性增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄eRNA進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)鑒定的活性增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄eRNA整體表達(dá)沒(méi)有差異，但STARR-seq鑒定的開放與關(guān)閉增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄eRNA 的整體表達(dá)有明顯差異。而SE-lncRNAs的整體表達(dá)略高于eRNAs。

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

接下來(lái)對(duì)芯片結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，首先利用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中前列腺癌數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，又利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR的方法對(duì)已知前列腺癌相關(guān)基因和差異表達(dá)eRNA進(jìn)行驗(yàn)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(gè)eRNA和SE-lncRNA如何著手展開研究呢？千萬(wàn)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(cè)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(xì)胞黏附、凋亡等，還發(fā)現(xiàn)這其中有17個(gè)靶基因?yàn)橐阎�的前列腺癌相關(guān)基因。

eRNA可能參與增強(qiáng)子-啟動(dòng)子環(huán)維持或招募特定轉(zhuǎn)錄因子，那么可以通過(guò)預(yù)測(cè)eRNA相關(guān)增強(qiáng)子、靶基因啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合， eRNA相關(guān)增強(qiáng)子與eRNA靶基因啟動(dòng)子如果具有相同的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明增強(qiáng)子和啟動(dòng)子具有DNA交互，即認(rèn)為此eRNA參與了其相關(guān)增強(qiáng)子與靶基因啟動(dòng)子環(huán)維持或參與招募此轉(zhuǎn)錄因子。共挖掘到34個(gè)enhancer(eRNA)-轉(zhuǎn)錄因子-靶基因關(guān)系對(duì)，并對(duì)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(duì)整合，預(yù)測(cè)出部分CTCF介導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制。本文通過(guò)一系列數(shù)據(jù)挖掘?yàn)閑RNA和SE-lncRNA在前列腺癌分子機(jī)制中的作用奠定基礎(chǔ)并預(yù)測(cè)出潛在調(diào)控方向，同時(shí)也為發(fā)展前列腺癌的醫(yī)療和治療提供了一個(gè)新的視角。

圖3:(a)差異表達(dá)eRNA與其靶基因熱圖

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