IF 11.4干湿结合范文！没有转录组+10种机器学习+WGCNA，这篇单基因文章能发到11+吗？

摘要：今天小云带来的是一篇东南大学团队的最新研究，严格意义上来说，这是一篇偏基础的研究。该研究探讨了宫颈癌进展中的关键lncRNA 并揭示参与宫颈癌发展的分子机制。

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题目：通过自噬通量阻断和MAPK级联抑制对宫颈癌中CARMN及其抗肿瘤功能进行转录和转录后调控

发表时间：2024.11

关注公众号，后台发送“123”可以直接获取原文PDF，文献编号：241127

研究背景

LncRNA在多种肿瘤，包括宫颈癌（CC），中发挥重要作用。然而，关于lncRNA全基因组改变及其在宫颈癌中的功能的研究有限。本研究旨在探索CC进展中的关键lncRNA，揭示CC发展的分子机制。

研究方法

1）使用转录组测序和WGCNA网络分析了30个CC、宫颈上皮内瘤变（CIN）和正常（NOR）的组织，以建立与NOR-CIN-CC过渡相关的基因模块。

2）使用机器学习诊断模型来研究lncRNA在这一转变中的作用。

3）通过分子生物学实验阐明了CARMN在CC中的潜在机制，重点研究了其对CC异常表达的转录和转录后调控。

主要结果

1. 基于转录组的WGCNA结合机器学习确定了与NOR-CIN-CC转换相关的枢纽lncRNA CARMN

使用RNA-seq测定了组织（每组n = 10）的转录组表达谱。通过WGCNA共鉴定出34个模块，其中20个模块与NOR-CIN-CC转变显著相关。Blue模块与CC进展的相关性最强。通过特征基因邻接分析将Blue和lightyellow模块聚类在一起，并对这两个模块的基因进行了功能富集分析。

作者假设，可能存在一些TF通过调节常见的必要枢纽基因将这两个模块（Blue和lightyellow）连接起来。于是构建了两个模块之间的mRNA/lncRNA-TF相互作用网络。

基于组间鉴定的差异表达lncRNA，将在NOR-CIN-CC转换过程中持续差异表达的基因与WGCNA鉴定的关键lncRNA取交集。产生了9个与宫颈癌发生高度相关且持续下调的lncRNA (LINC01016、NR2F2-AS1、CARMN、MAGI2-AS3、MIR100HG、WDFY3-AS2、LINC00632、ADAMTS9-AS2和MEG8)，用于进一步分析。

为了进一步研究9种候选lncRNA在CC进展中的相对贡献，使用10种机器学习模型来评估这些lncRNA在不同CC组中的相对重要性。通过AUC比较，在10个模型中，Lightgbm、KNN和XGBOOST的诊断性能最好。在这三种模型中，CARMN在正常、CIN1和CIN2组中的重要性始终排在前三名，表明CARMN可以作为CC进展的生物标志物。

最后，作者通过qPCR验证了CARMN在原始30个和另外83个宫颈组织中的表达。

2. CARMN在CC中起抑癌作用

为了研究CARMN在CC中的作用，使用慢病毒载体构建了稳定高表达的CARMN细胞。CARMN过表达可降低CC细胞的增殖能力、迁移和侵袭能力。但过表达CARMN的CC细胞凋亡率的绝对增加并不明显（小于2%）。因此，推测CARMN可能不会显著促进CC细胞的凋亡。此外，通过反义寡核苷酸（ASO）处理实现了CARMN的敲低。在HeLa中，与NC组相比，CARMN敲低的细胞增殖率上调，迁移和侵袭能力增强。此外，敲低CARMN可降低CC细胞的凋亡率。

为了进一步研究CARMN在体内的作用，将HeLa-CARMN和-NC细胞皮下注射到裸鼠体内，建立异种移植肿瘤模型。CARMN组异种移植物的肿瘤体积和重量明显小于NC组。

3. CARMN通过ROS/Akt/mTOR通路触发自噬通量阻断

通过宫颈组织WGCNA分析获得的蓝色和浅黄色模块的KEGG富集分析显示，PI3K-Akt通路显著富集。通过对HeLa-CARMN和-NC细胞的转录组分析，探索了CARMN的下游靶点，并确定PI3K-Akt通路是最显著富集的通路之一。

接下来，通过免疫组化、WB显示、流式细胞术、菌落形成实验等探讨Akt/mTOR通路在CARMN抗肿瘤作用中的作用。透射电子显微镜（TEM）发现，与对照组相比，CARMN组的自噬体水平显著增加。进一步研究发现CARMN通过负向调节Akt/mTOR信号通路触发自噬通量阻断。

4. CARMN通过阻止Nrf2核易位提高ROS水平

鉴于已有研究报道ROS升高可抑制Akt磷酸化并诱导自噬，作者提出CARMN可能通过调节ROS水平影响自噬。经ROS抑制剂NAC处理后，CARMN诱导的显著下调的p-Akt和p-mTOR的表达恢复到正常水平，表明CARMN可能通过ROS/Akt/mTOR信号通路诱导细胞自噬通量阻断。

已有研究表明，Keap1-Nrf2-抗氧化反应元件（ARE）信号通路通过调节ROS水平维持细胞内氧化还原稳态。为了确定Keap1/Nrf2复合物是否参与CARMN过表达细胞的ROS生成，作者检测了它们的表达。结果表明，CARMN可能通过促进细胞质中Keap1和Nrf2之间更强的关联来促进泛素化介导的Nrf2降解。

5. CARMN抑制了CC中MAPK13介导的MAPK级联

探讨MAPK通路在CARMN抗肿瘤作用中的作用。结果显示，CARMN过表达显著抑制CC细胞MAPK级联的四个分支（ERK5、p-JNK、p-p38和p-ERK1/2）的表达

6. CC中CARMN的转录失调

为了揭示CC中CARMN减少的分子机制，研究人员确定了转录和转录后调控因子。结果表明CARMN启动子多态性rs12517403减弱了SP1的结合亲和力，导致CARMN在转录水平上的表达降低，从而增加了CC的风险。

7. CARMN在CC中的转录后调控

最后探讨了CARMN的转录后调控机制。

图片展示

基于转录组的WGCNA分析确定了与NOR-CIN-CC转换相关的枢纽lncRNA CARMN

CARMN在独立于miR-143/145的CC细胞中发挥抗肿瘤作用

CARMN通过抑制Akt/mTOR通路诱导自噬通量阻断

CARMN通过抑制Nrf2的核易位来抑制Akt/mTOR通路，从而提高ROS水平

CARMN通过抑制MAPK13的转录激活，使MAPK13介导的MAPK级联失活