1.文章简介
| 文章题目 | Large-scale analysis of genome and transcriptome alterations in multiple tumors unveils novel cancer-relevant splicing networks |
| 中文题目 | 大规模基因组和转录组分析揭示癌相关可变剪接调控网络 |
| 期刊名 | Genome Research IF:11.351 |
| 作者 | |
| 发表时间 | 2016 |
| 实验材料 | 11种肿瘤的TCGA数据 |
| 测序平台 | HiSeq 2000 |
| 相关产品 | 转录组测序 |
2.研究背景
受到RBA结合蛋白控制的可变剪接过程可能影响大部分基因的表达。近年来越来越多的实验表明，可变剪接的失调可能以多种方式影响癌症的发生和发展。癌症特异性的可变剪接具有显著的诊断价值，是极有价值的癌症标记，也是潜在的药物靶标。目前科学家们已发现了一些具有可变剪接的癌症相关基因，但癌症中可变剪接的调控网络还有待细致发掘。
3.研究内容
通过对11种肿瘤样本中RNA结合蛋白（RBP）的表达量变化、基因突变和拷贝数变异（CNV）、以及可变剪接事件差异的综合分析，研究者们鉴定了不同癌症中共同的和特异的可变剪接特征，建立了RBP对可变剪接的调控网络，并深入探讨了MBNL1对NUMA1可变剪接的调控对癌细胞增殖的影响。
4.研究方法
对11种肿瘤的5002个样本的RNA-seq、基因组和拷贝数变异（CNV）数据的分析。
5.研究成果
1.RNA结合蛋白在肿瘤中异常表达。通过分析11种肿瘤的RNA-seq数据，研究者们发现大部分RNA结合蛋白（RBP）和剪接因子（Splicing factor，SF）在至少一种肿瘤中异常表达。部分RBP的表达量改变是由拷贝数变异引起的。（图1）
图1、RNA结合蛋白和剪接因子在肿瘤中的表达差异和拷贝数变异
2.RBP基因变异导致癌症中可变剪接失调。通过对不同癌症中可变剪接事件的系统分析，研究者们发现cancer driver基因的可变剪接在多种癌症中得到富集，多个标志性癌症通路中基因也大量检出可变剪接事件。RBP基因的突变与癌症中可变剪接事件的异常调控相关。如HNRNPL在结直肠癌中检出16个突变，其中13个位于RNA识别位点，这些突变与42个可变剪接异常事件相关。（图2）
图2、肿瘤中的差异可变剪接事件
研究者们鉴定了多个在不同癌症样本中普遍存在且与RBP表达差异相关的可变剪接事件（图3 ）。例如，在乳腺癌和肺腺癌中发现229个共同发生的可变剪接事件与RBP基因QK1和SRSF5相关。同时研究者们也鉴定了380个癌症样本特异的可变剪接事件（图3）。可变剪接的差异可能与癌症特异的致癌机制有关。
图3、不同癌症中普遍和特异的可变剪接事件
3.癌症差异可变剪接事件中富集的RNA结合基序。在研究的11类肿瘤中，有20-80%的差异可变剪接事件与至少一种RBP的差异表达相关。该研究证实了经典的RBP蛋白，包括CELF2、ESRP1、ELAVL1、RBFOX2、PTBP1、QK1、TRA2B和RBM47等，其表达量与肿瘤的差异可变剪接密切相关。同时研究者们也发现了数个影响肿瘤中可变剪接的新蛋白，如HNRNPC、SYNCRIP，以及CREB和MBNL家族的剪接因子。（图4）
图4、差异可变剪接事件中富集的RNA结合基序
4.癌症可变剪接调控网络中的RBP调控模块。根据162个剪接因子的基因表达水平和可变剪接事件PSI值，研究者们构建了癌症中的可变剪接调控网络。其中肌细胞发生和上皮间充质转化（EMT）是在所有检测的癌症类型中均显著富集的信号通路，并且受同一组剪接因子模块调控。
图5、可变剪接调控网络
5.MBNL1对NUMA1可变剪接的调控影响细胞增殖。分析显示MBNL1是luminal型乳腺癌中调控多个cancer driver基因的可变剪接的关键因子。其调控靶标包括NUMA1 exon 16和NUMB exon 9的exon skipping事件。敲低MBNL1可促进细胞增殖和中心粒复制，NUMA1的可变剪接也被证实与染色体稳定性相关。（图6）
图6、MBNL1调控NUMA1的可变剪接
原文出处： Sebestyén,E., Singh,B., Miñana,B., Pagès,A., Mateo,F., Pujana,M.A., Valcárcel,J. and Eyras,E. (2016) Large-scale analysis of genome and transcriptome alterations in multiple tumors unveils novel cancer-relevant splicing networks.Genome Res, 26, 732–744.
