lncRNA作为ceRNA参与miR-101调控脑胶质瘤中基因甲基化修饰及表达的作用机制

Our previous study indicated the miR-101 expression was gradually descended with the progression of differentiation grade in glioma, and it may play as a tumor suppressor microRNA for glioma. miR-101 also may regulate the DNA methylation and expression of a group of hyper- and hypo- methylated genes. In this project, on the basis of the previous study and combining with the international forefront of the research, we will bring the concept of ceRNA in the regulating mechanism of miR-101 in glioma cells. Then, we will explore the interaction of lncRNA as ceRNA, miR-101, hyper/hypo-methylated genes and histone modification. Furthermore, we will clarify how lncRNA acting as ceRNA mediate the regulation of miR-101 on the methylation and expression of methylated-modified genes in glioma. Meawhile, we also analyze the influence of lncRNA, miR-101 and genes with methylation changes on the early diagnosis and prognosis in gliomas. These will provide theoretical and experimental basis for verifying the mechanism of glioma carcinogenesis and identifying biomarker for the early diagnosis and prognosis in gliomas.

我们前期的研究发现，miR-101是一个随着脑胶质瘤分化级别进展而表达逐渐下调的miRNA，可能是一个脑胶质瘤抑瘤性miRNA，调控着脑胶质瘤中一群高/低甲基化基因的甲基化修饰与表达。本项目在此基础上结合最新的国际研究前沿进展，将ceRNA的概念引入到miR-101在脑胶质瘤细胞的调控机制中，并深入探讨发挥ceRNA功能的lncRNA、miR-101、高/低甲基化基因以及组蛋白修饰之间的相互调控关系，进一步明确发挥ceRNA功能的lncRNA参与miR-101调控脑胶质瘤中基因甲基化修饰及其表达的作用机制，同时，分析lncRNA、miR-101及甲基化修饰基因对脑胶质瘤早期诊断和预后判断的影响，为脑胶质瘤的发生发展机制及早期诊断和预后判断分子标志物的筛选提供理论基础和实验依据。

本研究在前期利用Signalmap软件对甲基化芯片筛选出的 74个低甲基化基因进行再次筛选，挑选并验证了F10、POTEH、CPEB1、LMO3、ELFN2、PRDM16基因为胶质瘤中新的低甲基化基因，而且这些基因的甲基化修饰状态和表达与脑胶质瘤患者的预后密切相关。 研究进一步证实了miR-101是胶质瘤抑瘤性miRNA,CPEB1、PRDM16和ELFN2是miR-101的直接调控靶基因，miR-101靶向抑制它们在脑胶质瘤细胞中的表达。miR-101也可通过靶向EZH2、EED和DNMT3A调控低甲基化基因CPEB1、ELFN2、PRDM16和LMO3核心启动子区的组蛋白甲基化修饰，影响其甲基化水平，间接抑制它们在脑胶质瘤细胞中的表达，进而影响胶质瘤细胞的线粒体功能发生改变，从而影响细胞的衰老和凋亡。进而发现并证实了LINC00470、RMST、CASC2c、CRNDE、CRYM-AS1等是与miR-101结合的长非编码RNA，在星形胶质细胞瘤中异常高表达，这些长非编码RNA在exosome中的高表达可以用于胶质瘤中的早期诊断，而其在胶质瘤中的表达上调是胶质瘤预后的重要靶分子。同时证实了长非编码RNA CASC2c既是miR-101的靶基因、受miR-101直接靶向调控，又可以直接通过MRE序列序列调控miR-101及其靶基因的表达，CASC2c作为ceRNAs与CPEB1竞争性结合miR-101，并且与miR-101存在相互调控。CASC2c、miR-101与CPEB1处于动态平衡，三者形成彼此之间竞争性结合的调控环路， miR-101在三者之间处于核心位置，MRE是其发挥作用的重要功能元件。miR-101的低表达是星形胶质细胞瘤中CPEB1高表达的原因之一，同时高表达的CASC2c也是miR-101的低表达原因之一。. 本课题共发表SCI收录论文6篇，其中注受本课题资助；申请国家发明专利11项，授权国家发明专利9项；主编专著《非编码RNA与肿瘤》等专著3部。通过本项目研究，阐明了长非编码RNA、miR-101及其调控的靶基因在胶质瘤发生发展中的作用机制，为胶质瘤的诊断和治疗提供了重要的靶点。