【分　 类】 医药卫生
【关 键 词】 miRNAs；固有免疫；脑卒中；信号通路；生物学途径
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正文：
摘要：目的：对固有免疫信号分子hsa-miR-181a进行生物信息学分析，以期探讨其调节脑卒中的生物学途径和信号通路，为hsa-miR-181a的实验验证及功能研究提供理论指导。方法：利用TargetScan 6.0、miRWalk、miRanda、PicTar、Genecards数据库预测所得的hsa-miR-181a与脑卒中所相关的靶基因，通过BINGO及DAVID对脑卒中相关靶基因集合进行基因本体(Gene ontology, GO)和信号通路分析。结果：hsa-miR-181a可与固有免疫基因TLR4相互作用，并同时作用于与脑卒中相关的其它靶基因，通过调节细胞途径，影响代谢过程等生物学途径，神经营养因子信号转导等KEGG信号通路发挥作用。结论：固有免疫信号分子hsa-miR-181a可通过调节细胞途径，影响代谢过程等生物学途径，神经营养因子信号转导等信号通路调节脑卒中，为进一步实验和功能验证提供生物信息学指导。
关键词：miRNAs；固有免疫；脑卒中；信号通路；生物学途径
 
Abstract: Objective: Analyse the innate immunity signaling molecule hsa-miR-181a in order to explore its role in regulating stroke and provide the bioinformatics analysis for experimental verification and functional study. Methods: Predict the target genes related with stroke for hsa-miR-181a via TargetScan 6, miRWalk, miRanda, PicTar,Genecards database. Analyse target genes by gene ontology and signaling pathway analysis based on BINGO and DAVID. Results: hsa-miR-181a could interact with the innate immune gene TLR4, and also target the related genes associated with stroke. They could exert their functions through the regulation of cellular pathways and the affection on the metabolic processes, further display their neurotrophin signaling transduction in the KEGG signaling pathway. Conclusion: Innate immune signaling molecule hsa-miR-181a might regulate stroke via cellular pathways, imetabolism process and neurotrophic signaling transduction pathways. The method might provide biological information and guidance for further experimental and functional verification.
Keywords: miRNAs; innate immunity; stroke; signaling pathway; biological process
 
固有免疫通过相应的模式识别受体识别各种病原体，构成机体抵御病原生物入侵的第一道防线。microRNAs(miRNAs)是一类非编码具有调控功能的小RNA，能够在转录后水平上抑制翻译或诱导mRNA降解, 从而在免疫反应调控中发挥重要作用。已有研究发现，miRNA在固有免疫细胞内有独特的表达谱，并能有效调控固有免疫受体[1-2]，如Toll样受体(TLRs)，维甲酸诱导基因Ⅰ样受体和Nod样受体的信号传导通路，并通过接头分子活化下游胞内信号通路，诱导促炎性细胞因子等的产生，从而启动固有免疫反应[3]。TLR诱导的miRNA可以靶向作用于TLRs信号通路上的众多分子[4]，包括接头蛋白、激酶、转录因子、调控分子以及炎性细胞因子[5-6]。
近年来，固有免疫与脑卒中疾病的密切关联已成为研究热点，脑卒中后首先引起炎症反应，大量细胞因子，趋化因子，黏附分子等被释放，脑内的固有免疫细胞被激活，通过神经毒性加重神经损伤[7]，如哺乳动物受体TLR4为最早被认识的经典固有免疫受体。TLR4激活后，可以通过NF-κB等信号转导途径，诱导炎性细胞因子TNF2α等加重脑卒中损伤[8]。
TLR4/microRNA信号轴作为一种新的信号传导途径，广泛参与了体内各种病理和生理进程，针对此信号轴的脑卒中靶向治疗极具临床应用前景。在宋磊等博士论文中[9]，通过TLR4激动剂LPS对小胶质细胞进行刺激，寻找刺激前后的差异表达miRNAs谱，对变化显著的microRNA进行了qRT-PCR验证，发现miR-181a在小胶质细胞内表达显著上调。运用UCSC基因组在线浏览工具搜索hsa-miR-181a，发现其有两个亚型，分别为hsa-miR-181a1和hsa-miR-181a2。hsa-miR-181a1定位于人类1q32.1人染色体上，长度共110bp。另一亚型hsa-miR-181a2定位于人类9q33.3人染色体上，长度共110bp，其在人、小鼠和狗等脊椎动物中呈高度保守。已有研究发现hsa-miR-181a在炎症反应的调节及肿瘤的发生发展中扮演着重要的角色[10-11]，但其功能机制及参与的生物学通路还需进行系统深入的研究，特别是hsa-miR-181a在固有免疫中作为关键信号分子调节脑卒中的作用机制还有待深入探讨。

1 材料与方法
1.1　筛选与脑卒中相关的hsa-miR-181a靶基因
选择miRNAs靶基因预测软件TargetScan 6.0、miWalk、miRanda、PicTar数据库，预测hsa-miR-181a的靶基因，将其结果作为进一步分析的基因集合。在Genecards数据库关键词搜索栏输入stroke，搜集与脑卒中相关的靶基因。将两部分所得基因进行交集，得与hsa-miR-181a与脑卒中相关的靶基因集。
1.2　用BINGO[12]对hsa-miR-181a靶基因集进行GO富集分析
对hsa-miR-181a与脑卒中相关的靶基因集，分别进行GO分析中的细胞成分、分子功能、生物学过程分析。选择统计学检验hypergenometric test，以P<0.01为显著性阈值，分别选择ontology文件为cellular component，molecular function，biological process，organism/annotation选择homo sapiens后运行BINGO。
1.3  hsa-miR-181a靶基因集的KEGG信号通路分析
DAVID数据库[13]，提交hsa-miR-181a靶基因集，选择functional annotation clustering tool作为分析工具，选择KEGG信号通路分析，即可得到hsa-miR-181a靶基因信号通路富集分析的结果。
 
2 结果
2.1 与脑卒中相关的hsa-miR-181a靶基因集
得与hsa-miR-181aa靶基因共153个，在Genecards数据库中查找与脑卒中相关的基因共1093个，将两个数据库所得基因进行交集，结果得出有交集的58个基因(表1)。
 
 
 
表1 hsa-miR-181a靶基因集及其蛋白名
Tab 1 Target genes of hsa-miR-181a with their protein names
 
序号
Gene name
Protein name
序号
Gene name
Protein name

1
ADM
adrenomedullin
30
MPP5
membrane protein, palmitoylated 5 (MAGUK p55 subfamily member 5)

2
AHCTF1
AT hook containing transcription factor 1
31
NOVA1
neuro-oncological ventral antigen 1

3
AP1G1
adaptor-related protein complex 1, gamma 1 subunit
32
NTS
neurotensin

4
AP4E1
adaptor-related protein complex 4, epsilon 1 subunit
33
OSBPL3
oxysterol binding protein-like 3

5
APOE
apolipoprotein E
34
OXGR1
oxoglutarate (alpha-ketoglutarate) receptor 1

6
ATP2B1
ATPase, Ca++ transporting, plasma membrane 1
35
PARP1
poly (ADP-ribose) polymerase 1

7
BAZ2B
bromodomain adjacent to zinc finger domain, 2B
36
PAX9
paired box 9

8
BCL2
B-cell CLL/lymphoma 2
37
PHTF1
putative homeodomain transcription factor 1

9
BDNF
brain-derived neurotrophic factor
38
PPIP5K2
diphosphoinositol pentakisphosphate kinase 2

10
BIRC6
baculoviral IAP repeat containing 6
39
PPP3CB
protein phosphatase 3, catalytic subunit, beta isozyme

11
CALB1
calbindin 1, 28kDa
40
RPE65
retinal pigment epithelium-specific protein 65kDa

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