بررسی شبکه ژنی تحت کنترل miR-204-5p و miR-211-5p در سلول‌های رنگدانه‌دار شبکیه طی تبدیل از حالت اپیتلیالی به مزانشیمی از طریق آنالیز ادغامی miRNA-mRNA

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه ژنتیک مولکولی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 مرکز تحقیقات علوم سلولی، پژوهشکده فناوری و زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی رویان، جهاد دانشگاهی، تهران، ایران

چکیده
اهداف: سلول‌های اپی‌تلیالی رنگدانه‌دار شبکیه (RPE) در حفظ سلامت و عملکرد شبکیه نقش مهمی ایفا می‌کنند، به‌طوری که نقص در عملکرد یا سلامت این سلول‌ها علت بیش از ۲۰۰ نوع بیماری دژنراسیون شبکیه است. یافتن مسیرهای پیام‌رسانی و زیستی مربوط به تمایز RPE می‌تواند در تولید این سلول‌ها مفید واقع شده و امکان کاربرد کلینیکی خواهد داشت.

مواد و روش‌ها: در مطالعه حاضر در مرحله اول با استفاده از انتخاب مجموعه ژن‌های هدف از اشتراک سه پایگاه داده پیش‌بینی‌کننده ژن‌های هدف microRNA و اجتماع مجموعه حاصل با پایگاه داده تجربی ژن‌های هدف microRNA، ژن‌های هدف با ضریب اطمینان بالاتری انتخاب شدند. در مرحله بعدی با انطباق ژن‌های هدف با ژن‌های دارای افزایش بیان در همان شرایط سلولی سعی شد تا عامل وابستگی اثر microRNA به شرایط ترانسکریپتوم در نظر گرفته شود. در ادامه از اشتراک نتایج چندین پایگاه داده مسیریابی مختلف در کنار هم استفاده شد تا آنالیز دقیق‌تر و جامع‌تری از مکانیزم اثرگذاری microRNAهای مورد مطالعه ارایه شود.

یافته‌ها: در این مطالعه سعی شده است تا شبکه ژنی تحت کنترل miR-۲۰۴-۵p و miR-۲۱۱-۵p، دو microRNA موثر در سلول‌های RPE، را تا حد زیادی شبیه‌سازی کرده و فرآیندهای زیستی و مسیرهای پیام‌رسانی درگیر را مورد بررسی قرار دهیم.

نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد این دو microRNA در سلول‌های RPE در تنظیم زیرساخت‌های ترشحی، اتصالات و اسکلت سلولی و مسیرهای درگیر در التهاب و پاسخ زخمی به‌طور خاص در مسیر TGF-β۱ نقش ایفا می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Klein R, Chou CF, Klein BE, Zhang X, Meuer SM, Saaddine JB. Prevalence of age-related macular degeneration in the US population. Arch Ophthalmol. 2011;129(1):75-80. [Link] [DOI:10.1001/archophthalmol.2010.318]
Colijn JM, Buitendijk GHS, Prokofyeva E, Alves D, Cachulo ML, Khawaja AP, et al. Prevalence of age-related macular degeneration in europe: the past and the future. Ophthalmology. 2017;124(12):1753-63. [Link] [DOI:10.1016/j.ophtha.2017.05.035]
Guo H, Ingolia NT, Weissman JS, Bartel DP. Mammalian microRNAs predominantly act to decrease target mRNA levels. Nature. 2010;466(7308):835-40. [Link] [DOI:10.1038/nature09267]
Lee EJ, Baek M, Gusev Y, Brackett DJ, Nuovo GJ, Schmittgen TD. Systematic evaluation of microRNA processing patterns in tissues, cell lines, and tumors. RNA. 2008;14(1):35-42. [Link] [DOI:10.1261/rna.804508]
Selbach M, Schwanhäusser B, Thierfelder N, Fang Z, Raya Khanin R, Rajewsky N. Widespread changes in protein synthesis induced by microRNAs. Nature. 2008;455(7209):58-63. [Link] [DOI:10.1038/nature07228]
Linsley PS, Schelter J, Burchard J, Kibukawa M, Martin MM, Bartz SR, et al. Transcripts targeted by the microRNA-16 family cooperatively regulate cell cycle progression. Mol Cell Biol. 2007;27(6):2240-52. [Link] [DOI:10.1128/MCB.02005-06]
Brennecke J, Stark A, Russell RB, Cohen SM. Principles of microRNA-target recognition. PLoS Biol. 2005;3(3):e85. [Link] [DOI:10.1371/journal.pbio.0030085]
Shkumatava A, Stark A, Sive H, Bartel DP. Coherent but overlapping expression of microRNAs and their targets during vertebrate development. Genes Dev. 2009;23(4):466-81. [Link] [DOI:10.1101/gad.1745709]
Mishima T, Akagi I, Miyashita M, Ishibashi O, Mizuguchi Y, Tajiri T, et al. Study of MicroRNA expression profiles of esophageal cancer. J Nippon Med Sch. 2009;76(1):43. [Link] [DOI:10.1272/jnms.76.43]
Kitano H. Biological robustness. Nat Rev Genet. 2004;5(11):826-37. [Link] [DOI:10.1038/nrg1471]
Mukherji S, Ebert MS, Zheng GX, Tsang JS, Sharp PA, van Oudenaarden A. MicroRNAs can generate thresholds in target gene expression. Nat Genet. 2011;43(9):854-9. [Link] [DOI:10.1038/ng.905]
Gullapalli VK, Sugino IK, Van Patten Y, Shah S, Zarbin MA. Impaired RPE survival on aged submacular human Bruch's membrane. Exp Eye Res. 2005;80(2):235-48. [Link] [DOI:10.1016/j.exer.2004.09.006]
Radeke MJ, Radeke CM, Shih YH, Hu J, Bok D, Johnson LV, et al. Restoration of mesenchymal retinal pigmented epithelial cells by TGFbeta pathway inhibitors: implications for age-related macular degeneration. Genome Med. 2015;7(1):58. [Link] [DOI:10.1186/s13073-015-0183-x]
Adijanto J, Castorino JJ, Grunwald GB, Philp NJ. MicroRNAs 204/211 promotes differentiation of human retinal pigment epithelial (RPE) cells. Investig Ophthalmol Visual Sci. 2012;53(14):1129. [Link] [DOI:10.4016/40383.01]
Adijanto J, Castorino JJ, Wang ZX, Maminishkis A, Grunwald GB, Philp NJ. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF) promotes differentiation of human retinal pigment epithelium (RPE) by regulating microRNAs-204/211 expression. J Biol Chem. 2012;287(24):20491-503. [Link] [DOI:10.1074/jbc.M112.354761]
Rouillard AD, Gundersen GW, Fernandez NF, Wang Z, Monteiro CD, McDermott MG, et al. The harmonizome: a collection of processed datasets gathered to serve and mine knowledge about genes and proteins. Database. 2016;2016. [Link] [DOI:10.1093/database/baw100]
Tanihara H, Inatani M, Honda Y. Growth factors and their receptors in the retina and pigment epithelium. Prog Retin Eye Res. 1997;16(2):271-301. [Link] [DOI:10.1016/S1350-9462(96)00028-6]
Martin DM, Yee D, Feldman EL. Gene expression of the insulin-like growth factors and their receptors in cultured human retinal pigment epithelial cells. Brain Res Mol Brain Res. 1992;12(1-3):181-6. [Link] [DOI:10.1016/0169-328X(92)90082-M]
Campochiaro PA, Hackett SF, Vinores SA, Freund J, Csaky C, LaRochelle W, et al. Platelet-derived growth factor is an autocrine growth stimulator in retinal pigmented epithelial cells. J Cell Sci. 1994;107(Pt 9):2459-69. [Link]
Steele FR, Chader GJ, Johnson LV, Tombran-Tink J. Pigment epithelium-derived factor: neurotrophic activity and identification as a member of the serine protease inhibitor gene family. Proc Natl Acad Sci USA. 1993;90(4):1526-30. [Link] [DOI:10.1073/pnas.90.4.1526]
Witmer AN, Vrensen GF, Van Noorden CJ, Schlingemann RO. Vascular endothelial growth factors and angiogenesis in eye disease. Prog Retin Eye Res. 2003;22(1):1-29. [Link] [DOI:10.1016/S1350-9462(02)00043-5]
Ming M, Li X, Fan X, Yang D, Li L, Chen S, et al. Retinal pigment epithelial cells secrete neurotrophic factors and synthesize dopamine: possible contribution to therapeutic effects of RPE cell transplantation in Parkinson's disease. J Transl Med. 2009;7:53. [Link] [DOI:10.1186/1479-5876-7-53]
Ogata N, Wang L, Jo N, Tombran-Tink J, Takahashi K, Mrazek D, et al. Pigment epithelium derived factor as a neuroprotective agent against ischemic retinal injury. Curr Eye Res. 2001;22(4):245-52. [Link] [DOI:10.1076/ceyr.22.4.245.5506]
Ohana R, Weiman-Kelman B, Raviv S, Tamm ER, Pasmanik-Chor M, Rinon A, et al. MicroRNAs are essential for differentiation of the retinal pigmented epithelium and maturation of adjacent photoreceptors. Development. 2015;142(14):2487-98. [Link] [DOI:10.1242/dev.121533]
Newman AM, Gallo NB, Hancox LS, Miller NJ, Radeke CM, Maloney MA, et al. Systems-level analysis of age-related macular degeneration reveals global biomarkers and phenotype-specific functional networks. Genome Med. 2012;4(2):16. [Link] [DOI:10.1186/gm315]
Park CM, Hollenberg MJ. Basic fibroblast growth factor induces retinal regeneration in vivo. Dev Biol. 1989;134(1):201-5. [Link] [DOI:10.1016/0012-1606(89)90089-4]
Coulombre JL, Coulombre AJ. Regeneration of neural retina from the pigmented epithelium in the chick embryo. Dev Biol. 1965;12(1):79-92. [Link] [DOI:10.1016/0012-1606(65)90022-9]