BLV-miRNA跨界调控人类靶基因预测及生物信息学分析

作者：王雍; 李思妍; 何思锐; 张迪; 连帅; 王建发; 武瑞^*

来源：中国农业科学, 2021, 54(03): 662-674.

• 生物信息学
• 牛白血病病毒
• 跨界调控
• 人源基因
• miRNA

【目的】评估牛白血病病毒(BLV)来源的miRNAs跨界调控人源基因的风险。对BLV-miRNA可能带来的食品安全问题及对人体健康可能造成何种影响进行前瞻性研究,为未来实际生产中地方流行性白血病防控措施执行的必要性研究奠定基础,对BLV与人类疾病间关联性的研究提供理论指导。【方法】首先使用mirbase网站对BLV miRNA的成熟序列进行查询,通过miRanda软件对BLV编码的10种miRNA(BLV-miR-B1-3P,5P、BLV-miR-B2-3P,5P、BLV-miR-B3-3P,5P、BLV-miR-B4-3P,5P、BLV-miR-B5-3P,5P)进行靶基因预测,并选取每个BLV-miRNA评分前10的候选靶基因(去除重复基因后共88个)进行功能分析,对受到多个BLV miRNA共同调控的候选靶基因使用RNAhybrid软件进行二次预测验证,并对其功能进行分析。【结果】BLV编码的10种miRNA经预测后分别获得1 630—16 383个靶基因不等。对评分前十的共计88个候选靶基因进行功能分析后发现,其中18个基因无相关功能报道;36个候选靶基因与肿瘤性疾病的发生发展存在相关性。2个候选靶基因可以对细胞周期起调控作用;16个候选靶基因参与细胞信号转导的调控;14个候选靶基因在细胞结构/骨架蛋白的形成中发挥作用;细胞的增殖与凋亡的功能表现成拮抗关系,往往促进增殖的基因同时也可以抑制细胞凋亡,共有13个基因对细胞的增殖和凋亡起调节作用,有趣的是,这13的候选靶基因对细胞增殖凋亡功能的调节是双向性的,但不能明确BLV miRNA对细胞的调节到底是更趋向于增殖还是凋亡,因此仍需要后续研究深入探讨;2个候选靶基因对细胞分化起调节作用;16个候选靶基因对细胞的迁移/侵袭功能起调节作用,再次提示BLV miRNA与肿瘤性疾病可能存在更重要的关联性。7个候选靶基因可能在乳腺细胞的分化、迁移、侵袭过程中发挥重要作用,提示BLV与人乳腺癌相关性的研究中,可以从BLV miRNA的角度深入探讨;BLV-B4-3P的2个候选靶基因Ⅰ型胶原α1链基因(COL1A1)、断裂点簇集区(BCR)对人急性淋巴细胞白血病(ALL)具有调节作用。此外,可以被多个BLV miRNA共同靶向的候选靶基因均属于黏蛋白家族(MUC5B、MUC12和MUC16),且均可以在结肠中表达,对结肠黏膜的形成产生影响。【结论】外源性BLV miRNA可能跨界调控细胞周期、信号转导、结构/骨架、增殖、凋亡、分化、迁移/侵袭相关等细胞功能相关基因,破坏细胞结构;BLV miRNA与人乳腺癌的相关性可能表现在人乳腺癌细胞的分化、迁移、和侵袭过程中;而BLV-miR-B4-3p本身与白血病相关miR 29a共享同一种子区域,可能对人急性淋巴细胞白血病的发生发展造成影响;外源性BLV miRNA具有靶向抑制黏蛋白基因(MUC5B、MUC12、MUC16)表达,通过破坏肠黏膜形成这一途径,跨界调控人源基因的风险。

• 单位
  黑龙江八一农垦大学; 动物科技学院