增强子调控微小RNA作用对的识别和全基因组分析

摘要

增强子是顺式调节DNA元件，可以以组织特异性方式正调控靶基因的转录，使其在诸如癌症等各种疾病中失调。最近的研究表明，增强子可以调节miRNA并参与miRNA的生物合成。然而，跨多种癌症的增强子调控miRNA的关系仍然不清楚。在这里，通过对31种癌症的基因组距离，共表达和3D基因组数据进行整合，共鉴定出2,418个近端增强子-miRNA作用对和1,280个远端增强子-miRNA相互作用。结果表明，近端和远端作用对在组织水平表现出明显的癌症类型特异性趋势，并且在多数癌症类型中，miRNA的表达与调控增强子的数量之间存在显著的正相关性。此外，发现在远端和近端增强子-miRNA作用中，增强子-miRNA对的形成与eRNA之间具有高度相关性。特征分析表明，调节miRNA的增强子(miRes)和不调节miRNA的增强子(non-miRes)在序列保守性，GC含量和组蛋白修饰特征方面存在显着差异。值得注意的是，GC含量，H3K4me1，H3K36me3在远侧调节和近侧调节之间的呈现方式有所不同，表明它们可能参与增强子与miRNA作用对的染色体环化。另外，介绍了一个增强子的案例研究：chr1：1186391-1186507?miR-200a与甲状腺癌患者的生存高度相关，增强子上的cis-eQTLSNP影响了TNFRSF18基因作为抑癌基因的表达。肝癌是一种发生在肝脏的恶性肿瘤，是致死率最高的恶性肿瘤之一。为此我们进一步针对肝癌中的增强子调控miRNA作用对做了进一步分析。基于TCGA与Fantom5数据库，对肝癌和正常肝中共417个样本的增强子与miRNA进行共表达与3D基因组分析，在肝癌与正常肝中分别识别增强子-miRNA作用对93对和40对。GO/KEGG富集分析表明这些miRNA靶基因与肿瘤进程或信号通路显著相关。通过获取Encode数据库中肝癌细胞与正常肝细胞中多种组蛋白修饰和转录因子的Chip-Seq数据，比对分析发现肝癌细胞中组蛋白修饰H3K27ac，H3K4me1和H3K4me3信号在调控miRNA增强子区域显著高于不调控miRNA的增强子区域。并且，多种转录因子在肝癌相关增强子中的富集显著低于正常肝。通过进一步对增强子调控的miRNA进行差异表达分析，识别了6个与肝癌患者生存相关miRNA，发现这些miRNA与87个用于靶向治疗的基因以及8个肿瘤免疫检查点基因显著相关。

目录

声明

英文缩写词对照表

第1章 绪论

1.1增强子

1.1.1增强子结构与特点

1.1.2增强子的生物学功能

1.1.3增强子的表观遗传学特征

1.2microRNA

1.2.1microRNA的结构与功能

1.2.2microRNA与肿瘤

1.3转录因子

1.3.1转录因子的结构与功能

1.3.2转录因子与增强子

1.4课题研究的目的和意义

1.4.1本课题的研究目的和意义

1.4.2本课题创新点

第2章 31个肿瘤中增强子调控miRNA作用对的特征识别和全基因组分析

2.1材料与方法

2.1.1数据来源

2.1.2远端调控增强子-miRNA作用对的识别

2.1.3近端调控增强子-miRNA作用对的识别

2.1.4特异表达的增强子-miRNA作用对的识别与分析

2.1.5广泛表达的增强子-miRNA作用对的识别与分析

2.1.6调控miRNA的增强子转录eRNA的注释与转录类型确认

2.1.7调控miRNA的增强子的保守性与GC含量分析

2.1.8调控miRNA的增强子的组蛋白信号富集分析

2.1.9调控miRNA的增强子上的SNP位点与临床分析

2.2结果与分析

2.2.1增强子-miRNA作用对识别与统计

2.2.2增强子-miRNA相关通路富集分析

2.2.3miRNA表达与调控增强子数量的相关性结果

2.2.4调控miRNA的增强子序列的差异性

2.2.5调控miRNA的增强子的组蛋白修饰的差异性

2.2.6调控miRNA的增强子上SNP的识别与SNP的eQTL的识别结果

2.3讨论

2.4本章小结

第3章 肝癌中增强子调控差异表达miRNA的生物信息学临床相关性分析

3.1材料和方法

3.1.1数据来源

3.1.3肝癌中调控miRNA的增强子上TF及组蛋白信号富集差异分析

3.1.4肝癌中差异表达miRNA的识别

3.1.5肝癌中增强子调控差异表达miRNA的生存分析

3.1.6肝癌中增强子调控差异表达miRNA作用对的临床相关性分析

3.2结果与分析

3.2.1肝癌中增强子调控miRNA的结果统计与相关miRNA的通路富集分析

3.2.2肝癌中调控miRNA的增强子上TF与组蛋白修饰信号的富集存在显著差异

3.2.3肝癌中增强子调控差异表达miRNA作用对的结果统计

3.2.4肝癌中增强子调控差异表达miRNA的生存分析

3.2.5肝癌中增强子调控差异表达miRNA的临床相关性

3.3讨论

3.4本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文