TF-miRNA-mRNA网络分析,miRNA差异表达分析-锐博生物(ribobio)

miRNA通过作用于多个靶基因在很多信号通路，如发育、分化、增殖、细胞凋亡中发挥重要作用。同时，其自身表达还受到转录因子的调控，致使在人类正常组织和肿瘤细胞系中均存在组织特异性的表达模式，这样便组成miRNA上下游复杂的调控网络，为研究miRNAs在疾病中的关键作用及药物靶点或诊断提供了新思路。

1. miRNA差异表达分析

对于由miRNA芯片或small RNA-seq获得的表达数据，根据研究目的或实验设计，可对多组样本两两之间进行miRNAs差异表达分析，具体方法包括差异倍数分析、t检验等，获取差异miRNA列表。

2. miRNA靶基因预测

锐博生物运用四个最权威的预测软件对客户提供的miRNA进行靶基因预测。

图1. 多种工具对miRNA的靶点进行综合预测，选择交叠靶点作分析以保证可靠性

3. miRNA-mRNA调控关系

锐博生物对四个软件的预测结果进行进一步筛选整理，并以三个(以上所述的四个中的任三个)软件共同预测结果作为miRNA的候选靶基因，对靶基因进行KEGG/GO功能分析，并构建miRNA-mRNA调控关系。

图2. 靶基因的KEGG功能分析。粉色表示预测靶点基因，绿色表示存在于该通路中的基因，靶基因主要发挥apoptosis功能。

图3. miRNAs-mRNAs调控关系 菱形表示miRNAs，圆表示mRNAs，线条表示miRNA对mRNA调控关系

4. 整合多个蛋白质互作数据库

综合下图所列的各种蛋白互作数据库，对靶基因总集建立起蛋白互作关系。

图4. 多种蛋白质数据库

5. 构建miRNA-mRNA网络

合并miRNAs与靶基因总集的蛋白质互作关系，从而建立miRNA-mRNA的调控网络。

图5. miRNA-mRNA调控网络。菱形表示miRNA，圆形表示mRNA，红色线条表示miRNA对mRNA的调控关系，蓝色线条为mRNA之间的蛋白质互作关系

6. 预测调控miRNA的转录因子(Transcript Factor)

1)基于调控因子结合位点数据库，利用相应算法进行调控因子及结合位点预测。

2)用多种软件对ENCODE的ChIP-seq数据库进行miRNA上游区域的Peak检测。

图6. miRNA预测转录因子。绿色圆形表示TF，菱形表示miRNA

7. 合并TF-miRNA调控关系及miRNA-mRNA作用关系来构建miRNA调控网络。

图7. TF-miRNA-mRNA调控网络。菱形表示miRNA，绿色圆形表示TF，蓝色圆形表示mRNA，箭头表示调控关系，线条表示蛋白质互作。

 
参考文献

1. Friedman RC, Farh KK, Burge CB, et al. Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs. Genome Res. 2009; 19(1)92–105.

2. Bino J, Anton JE, Alexei A, et al. Human MicroRNA targets. PLoS Biol. 2004; 2(11): e363.

3. Chi SW, Zang JB, Mele A, et al. Argonaute HITS- CLIP decodes microRNA- mRNA interaction maps. Nature. 2009; 460(7254): 479- 86.

4. Xiaowei W. miRDB: a microRNA target prediction and functional annotation database with a wiki interface. RNA. 2008; 14(6): 1012–1017.

5. Bernstein BE, et al. The ENCODE Project Consortium. A user's guide to the encyclopedia of DNA elements (ENCODE). PLoS Biol.2011; 9.4:e1001046.

6. Kanehisa M, Goto S, et al. KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes. Nucleic Acids Res.2000; 28(1): 27- 30.

7. Kristin RD, Sandra L. Rodriguez Z, et al. Transcription Factor- MicroRNA- Target Gene Networks Associated with Ovarian Cancer Survival and Recurrence. PLoS ONE. 8(3): e58608.