长链非编码RNA-Keratin 8 的调控通路分析

袁晓霞，蒋 振

（川北医学院基础医学与法医学院生物化学与分子生物学教研室，四川 南充 637000）

长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）为长度超过200 个nt 的RNA 分子，尽管本身不编码蛋白，但在多种疾病的发生发展过程中发挥着调控作用。大量研究表明[1-3]，lncRNA 与肿瘤的发生发展、侵袭转移、耐药及预后密切相关。lncRNA-细胞角蛋白8（Keratin 8，KRT8）作为lncRNAs 家族的一员，主要发现其在上皮来源的肿瘤中，近年来越来越多的人类恶性肿瘤被证实与lncRNA-KRT8 相关，且大多数来源于上皮组织[4-6]。但目前对于lncRNA-KRT8 的研究多为进行细胞内的实验研究，很少涉及对lncRNA-KRT8 在细胞内功能的预测分析，这使得对lncRNA-KRT8 的功能至今还不明确。为了全面阐明lncRNA-KRT8 在细胞内的所调控的分子功能及生物学过程，本文拟运用生物信息学分析方法，分析lncRNA-KRT8 在细胞内的调控靶基因及信号通路，并对其进行生物学功能注释，阐述lncRNA-KRT8 在细胞内的功能作用和分子机制。

1 资料与方法

1.1 lncRNA-KRT8 靶基因预测 经NCBI 基因数据库查询lncRNA-KRT8 的序列，经miRDB 数据库（http://www.mirdb.org/）和Starbase3.0 数据库（https://starbase.sysu.edu.cn/index.php）预测与lncRNA-KRT8有miRNA-lncRNA 互作关系的miRNA，将miRDB数据库预测到miRNA 与Starbase3.0 数据库预测到miRNA 选取2 个数据库的交集进行进一步分析。

1.2 miRNAs 靶基因预测 在Starbase3.0 数据库中分别对这些miRNA 进行靶基因预测，选取预测程序个数为3，预测靶基因评分比较高的前5 个，通过DAVI数据库进行靶基因的GO 注释和信号通路富集分析。

1.3 GO 注释 从基因功能的3 个方面：细胞组分（cellular component，CC）、分 子 功 能（molecular function，MF）、生物学过程（biological process，BP）进行分析，得到具有统计学意义的GO 注释显著性分析（P＜0.05），信号通路富集分析阈值取P≤0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 lncRNA-KRT8 预测miRNAs 在miRDB 数据库预测到与lncRNA-KRT8 有miRNA-lncRNA 互作关系的miRNAs 有15 个，Starbase3.0 数据库预测到有60 个，取两者交集共有2 个miRNAs，其miRNA 序列见表1。

表1 通过lncRNA-KRT8 预测的高评分miRNAs

2.2 GO 注释分析 lncRNA-KRT8 通过hsa-miR-150-5p 作用的靶基因主要调控蛋白结合、RNA 结合、金属离子结合信号通路、转录调控作用及蛋白质的磷酸化过程；lncRNA-KRT8 通过hsa-miR-512-3p 作用的靶基因主要调控蛋白结合、DNA 结合、金属离子的结合信号通路及蛋白质的泛素化降解过程，见图1。

2.3 信号通路富集分析 lncRNA-KRT8 通过hsamiR-150-5p 作用的靶基因主要调控ErbB 信号通路、肿瘤中糖蛋白信号通路、miRNAs 及胃癌信号通路等；lncRNA-KRT8 通过hsa-miR-512-3p 作用的信号通路主要是乙型肝炎、人T 细胞白血病病毒、前列腺癌及胰岛素抵抗和MAPK 信号通路等，见图2。

3 讨论

KRT8 是一种Ⅱ型碱性中间丝（IF）蛋白。既往研究表明[7-10]，其在多种癌症的发展和转移中起重要作用。同时，其他研究也表明其在细胞生长、分化、个体发育等方面发挥重要作用[11-14]。多项研究表明[15-17]，KRT8 促进人上皮来源的肿瘤包括肺癌、胃癌、结直肠癌及宫颈癌等多种肿瘤的发生和发展。本研究中通过分析来自NCBI、miRDB、Starbase 3.0及DAVID 数据库的数据，确定了lncRNA-KRT8 的候选靶基因，并进一步分析了其在细胞内调控的信号通路。

通过分析，本研究得到与lncRNA-KRT8 相关的miRNAs 分别是hsa-miR-150-5p 和hsa-miR-512-3p。GO 功能注释显示，lncRNA-KRT8 通过hsa-miR-150-5p 作用的靶基因主要调控蛋白结合、RNA 结合、金属离子结合信号通路、转录调控作用及蛋白质的磷酸化过程。另外，lncRNA-KRT8 通过hsa-miR-512-3p 作用的靶基因主要调控蛋白结合、DNA 结合、金属离子的结合信号通路、蛋白质的泛素化降解过程。它们的生物学过程主要分布在从RNA 聚合酶Ⅱ启动子调控转录，染色质组装和信号通路上面，表明它们的生物学功能主要与调控转录，染色质组装和信号通路相关。已发现KRT8 mRNA和蛋白在胃癌组织中的表达上调，其高表达已被观察到促进细胞进展和转移，并对患者产生不利影响[18]。KRT8 上调表达可通过上调IL-11 表达、诱导IL-11 自分泌、启动STAT3 信号通路促进肾透明细胞癌（ccRCC）细胞的转移[19]。

另一方面，信号通路富集的结果显示，lncRNAKRT8 通过hsa-miR-150-5p 作用的靶基因主要调控ErbB 信号通路、肿瘤中糖蛋白信号通路、miRNAs、胃癌信号通路等。lncRNA-KRT8 通过hsamiR-512-3p 作用的信号通路主要是乙型肝炎、人T细胞白血病病毒、前列腺癌、胰岛素抵抗和MAPK信号通路等。提示它们的功能主要与细胞内肿瘤相关的通路和miRNAs 信号通路相关。角蛋白8 的缺失可以通过控制皮肤鳞状细胞癌（SCC）中的各种信号通路来调节致癌潜力。KRT8 蛋白可以与膜联蛋白A2 结合并介导间变性甲状腺癌（ATC）中的细胞凋亡和氧化还原途径[20]。研究表明，高KRT8/18 比率与侵袭性HCC 表型相关，可作为HCC 患者的新型生物标志物治疗。

综上所述，lncRNA-KRT8 在细胞内调控的多个靶基因和信号通路，这些信号通路与多种疾病高度相关。因此，lncRNA-KRT8 可能作为有潜力的肿瘤诊断和治疗靶点。