哮喘是一种常见的慢性疾病，包括气道收缩和炎症以及被称为重塑的结构改变(图1)。5-10%的患者患有严重哮喘，尽管定期和正确使用药物，包括高剂量皮质类固醇，但症状仍然存在。缺乏疾病控制的潜在原因仍然知之甚少，突出表明严重哮喘是一个关键的未满足的需求。

生物学的中心法则是，DNA被转录成信使RNA (mRNA)，信使RNA被翻译成蛋白质，这是主要的细胞效应物。然而，mRNA丰度并不总是与蛋白质水平相关。此外，还有许多rna不编码蛋白质(非编码rna)，而是作为调节分子发挥作用。我们现在知道mRNA和蛋白质水平之间的脱节主要是由于转录后调控，由microRNAs(抑制基因表达的小非编码RNA)和RNA结合蛋白进行。迄今为止，大多数对严重哮喘的研究都集中在确定mRNA差异和推断特定蛋白质的变化上，而没有认识到转录后过程。为了研究转录后调控，我们使用了fracseq(亚细胞)裂缝分析和RNA-seq影响)。fracseq允许分离和表征与多核糖体结合的mrna(即不止一个核糖体，细胞的翻译机制)。这使得全基因组的总(转录)和多核糖体结合(正在翻译)mRNA水平的比较。

图1所示。健康和哮喘的气道示意图。改编自AAAAI。

支气管上皮细胞(气道的内层)位于外部环境和组织之间的界面，作为屏障(结构)和免疫调节剂发挥重要作用。研究严重哮喘的转录后失调可能提供新的治疗靶点和对疾病的了解。因此，我们对8名重症哮喘患者的支气管上皮细胞进行了fracseq分析，并与5名健康对照者进行了比较，并将这些数据与采用小rna测序的microRNA分析相结合。

我们的研究揭示了严重哮喘中广泛的转录后基因失调，这在仅分析mRNA总水平时被忽视了。与多核糖体差异结合的mrna与健康和严重哮喘之间总水平差异表达的mrna几乎没有重叠，并映射到不同的生物学途径。例如，与多核糖体差异结合的mrna在上皮修复/重塑途径中富集，并且缺乏类固醇信号，后者仅存在于差异转录的mrna中。这可能为严重哮喘患者对类固醇缺乏反应性提供新的见解。

由于microRNAs可以调节mRNA水平和/或翻译，我们研究了microRNAs与其靶mRNA之间的全基因组关系。我们在我们的fracseq队列中检测到21个在严重哮喘中差异表达的microrna，我们将其与仅存在于我们的fracseq数据集中差异表达的mrna中的预测靶标交叉引用。我们发现总的mRNA与聚合核糖体结合的mRNA的靶标之间几乎没有重叠，这表明失调的microrna对每个亚细胞区室有不同的影响，显示出与聚合核糖体结合的mRNA的偏好。

图2所示。fracseq示意图。从8例重度哮喘患者和5例健康对照中分离支气管上皮细胞。采用fracseq法。同时对总RNA片段进行小RNA测序。BECs:支气管上皮细胞。

为了确定这21个microRNA中哪一个在生物学上发挥更重要的作用，我们分析了每个microRNA的mRNA靶点数量。据预测，仅由6个microRNA组成的网络承担了约90%的microRNA靶向差异表达mrna的任务，并优先靶向多核糖体结合的mrna。将这些microrna转染到健康供体的支气管上皮细胞中，模拟了严重哮喘的特征，例如使支气管上皮细胞对类固醇无反应。

总的来说，我们的数据表明，在严重哮喘中存在广泛的转录后过程失调，并且一个小的microrna网络负责这些变化的很大一部分。我们的工作强调了在研究生物过程和疾病时整合转录和转录后数据以及评估主调控因子与其靶标之间关系的重要性。

Jennifer Rynne, Rocio T. Martinez-Nunez
英国哮喘中心哮喘过敏机制
免疫学与微生物科学学院
传染病科，英国伦敦

出版

fracseq揭示了人类哮喘中microrna的全基因组转录后失调。
Martinez-Nunez RT, Rupani H, plat M, Niranjan M, Chambers RC, Howarth PH, Sanchez-Elsner T
免疫学杂志，2018年7月1日

离线阅读:

相关文章:

	生物id筛选细菌毒力蛋白:新工具…20世纪20年代青霉素的发现彻底改变了我们治疗细菌感染的能力。然而，尽管引入了抗生素，传染性细菌病原体仍然是医疗保健的巨大挑战。
	利用辣椒RNA适配体追踪活细胞中的mRNA信使rna (mrna)是一类在细胞核中产生的生物分子，它将遗传信息从细胞核携带到细胞的不同部位，以制造功能性的rna。
	无义介导的mRNA衰变(NMD):一个双功能机制…蛋白质是细胞的工作单位，由成千上万的基因编码，将它们的信息传递给中间分子，信使RNA (mRNA)。对于这个流…
	默本概念解释了为什么氧气被迫切需要来…默本概念(源自“暗燃”，表示一种受限制的不受控制的氧化过程)为氧气为何对生命秩序的即时维持如此重要提供了切实的理论依据。它假设以氧为中心的扩散…
	过敏会继续前进:特应性反应前进，然后……特应性/过敏性疾病家族影响全球20%以上的人口，包括过敏性哮喘、花粉热、食物过敏、特应性皮炎和过敏性鼻炎。通常，有过敏症状的人会发展…
	药物不良反应:权力、减少危害、监管……应该对患者进行系统检查，以确保他们没有受到药物的伤害。通过对英国老年人抗精神病药物处方的案例研究，我们…